重型板喂机双驱动控制优化方案

重型板喂机双驱动控制优化方案张林奎;李强;于瑞生【摘要】双驱动重型板喂机作为现代水泥行业中必不可少的设备,目前常规的控制方式为两个驱动进行速度同步控制.在变频器的标量控制下速度虽然同步,但是实际输出转矩不一致,造成运行噪音大、电流偏差大、单侧电机温度高等影响.文章通过总结分析一系列问题最后采用主从控制方式,解决了上述问题.期刊名称】《水泥工程》年(卷),期】2018(000)006【总页数】3页(P55-57)【关键词】板喂机;双驱动;主从控制;控制优化【作者】张林奎;李强;于瑞生【作者单位】苏州中材建设有限公司,江苏昆山215300;苏州中材建设有限公司,江苏昆山215300;苏州中材建设有限公司,江苏昆山215300【正文语种】中文【中图分类】TQ172.6+1板喂机控制系统使用中出现的问题BZ2300x16000的重型板喂机基本结构由头部驱动装置、尾部装置、链板装置及机架等5部分构成。其中头部驱动装置结构为电动机与减速机通过联轴器连接，减速机与主轴通过锁紧盘连接。传动底座则是通过悬挂轴座及压盖与板喂机底架连接。驱动装置为ACS550变频器控制的功率为55kW，型号为YVP250M-4两台变频电机(见图1)。在额定电压为380VAC电压驱动下，板喂机的速度为0.03~0.14m/s，生产能力为400~1400t/h，变频器输出功率为15~50Hz。变频器控制方式采用ABB标准宏标量控制，两个驱动由中控DCS系统统一起停，统一加减速控制。中控程序见图2。图2中功能块的“Dri”为中控发出的驱动命令，命令同时写到变量D0201M1和D0201M2中，同时命令现场的两个变频器驱动电机起停。速度给定由中控统一给定后分别写到变量ZO0201AF1和ZO0201AF2的两台变频器上。变频器接线方式见图3。上述控制方式使用过程中存在的问题：运转平稳性较差，板喂机回转声音不均匀，有轻微的振动冲击现象。一侧电机和减速机轴承温升过快且温度过高，尤其在重载或者夏季高温天气情况下，温度经常达到报警跳停值。图1板喂机驱动装置图2板喂机中控程序图3变频器接线方式(3)噪音声级超过80dB(A)且声音会根据板喂机喂料情况不同而不同，当喂料较多或重载加减速情况下两侧板喂机噪音尤为明显。(4)两侧电机电流不一致，电流偏差较大。在轻载情况下电流偏差在20A左右，在重载情况下电流偏差最大值能达到40A。(5)一侧电机绕组温度偏高，轻载温度偏差在10°C左右，重载偏高的一侧温度在4h内会迅速上升到75C报警值。(6)根据变频器参数0105在线监控显示，两个变频输出转矩不一致，一侧输出转矩较小，偶尔会出现0或者负转矩情况，转矩偏差较大。（7）电机输出轴连接减速机输入轴的柔性尼龙棒经常被扭断。问题分析由于板喂机的双驱动是独立的两个变频电机回路，每个电机在变频器的标量控制下，两台电机的速度是一样的，但由于板喂机的安装存在一定的精度偏差，双侧电机的水平度以及电机输出轴与减速机的配合间隙、减速机内部齿间啮合等许多精度问题，使得两侧完全一样的电机在速度同步控制过程中的实际负载（力矩）是不一致的。根据电动机的电磁转矩公式T=C0I・cos甲可以得出：（1）式中，T为电磁转矩（N・m），0为每级磁通（Wb），C为异步电机的转矩常数，I・cos申为电动机定子电流有功分量。电磁转矩和电机定子电流有功分量是成正比的。由于转矩的不同步，所以电流也是不同步的，因此两侧电流偏差较大。又由于电流不一致，导致电机定子绕组发热温度不一致。另一方面由于同步速度控制的两个变化的外部负载时刻存在不一致，变频器输出负载和板喂机实际负载一直在相互追踪，上下扰动，这个过程当中就会出现板喂机运转有噪音，运转不平稳，从而导致两侧连接的柔性尼龙棒频繁扭断等一系列问题。解决方案主控控制的原理两个驱动均采用闭环矢量控制，主变频器做速度控制（主），从变频器做转矩控制（从）。当开始工作的时候，主变频器驱动负载时会产生一个实际的内部转矩指令，将此转矩指令输入给做转矩控制的从变频器，从变频器也会输出一个同样大小的转矩，这样两台变频器输出的转矩一样，就不会存在负载分配不均匀的现象。另外主变频器的频率指令输入给从变频器作为速度限制，如此从变频器的速度被限制在和主变频器当前相同的运行速度。本案一号变频器作为主控变频器，二号变频器作为从变频器（见图4）。中控只对一号变频器进行速度矢量控制，二号从变频器跟随一号主变频器进行矢量转矩控制，消除了两台变频电机实际负载不同步的问题。变频器接线调整一号主变频器的速度模拟量输出作为二号从变频器的速度模拟量输入。二号从变频器DI3接入DC24V电源，启动转矩控制。中控程序调整速度控制只对一号主变频器进行控制，二号从变频器跟随一号主变频器动作。中控程序调整见图5。参数设置调整参数设置调整见表1。调试注意事项（1）注意输出频率范围的设定。变频器输出频率范围的设定，亦就是变频器输出频率的上、下限位值，其设置的目的是为了防止误操作或外界频率设定信号源出故障而引起输出频率过高或过低，以防止损坏机械设备。此设定一般以被控电动机的最大转速或经验值设定。（2）注意加减速时间的设定。加速时间即输出频率从零上升到最大频率时所需要的时间，减速时间是指从最大频率下降到零所需要的时间。常用频率设定信号的上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时限制频率给定的上升率以防止过电流，减速时设定下降率防止过电压。加速时间设定时还应注意将加速电流限制在变频器过电流容量以下，防止变频器过电流跳闸;减速时间设定时还应注意防止平滑电路的电压过大，不使变频器因再生过电压失速而跳闸。加减速时间可根据负载计算，但是比较繁琐，其简易方法为：根据负载大小，凭经验先设定较长的加减速时间，然后通过运行观察有否过流、过压报警，逐渐缩短设定的时间，以运行中不发出报警为原则，重复操作，确定最佳值。（3）注意电动机保护功能的设定。在实际工程中，应将电动机的额定电流作为设定值，此值为电动机过载的基准值。但应注意：用一台变频器控制多台电动机时，此功能设置无效。（4）空载调试的参数如果不能满足带载的生产要求，调试最终的参数以带载参数为准。（5）如果上述问题基本解决而只有电流波动较大，可以调整变频器23组比例和积分时间，使得双驱动闭环PID控制更加平滑稳定。图4两个变频器主从控制图5中控程序调整表1一号和二号变频器参数?结语本案通过电气及编程对板喂机双驱动不同步进行了软调整和改造，一方面没有