雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋卸料離心機(jī)速差調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化

                  王興興1，楊建國(guó)1，程曉峰1,王丹1，郭慶江2

    （1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家環(huán)境保護(hù)清潔煤炭與礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)中心，江蘇徐州221008；2.陜西彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)，陜西咸陽(yáng)712000）

    摘要：雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)是一種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的螺旋卸料離心機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，在分析該種驅(qū)動(dòng)臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理以及速差對(duì)產(chǎn)品水分和處理量影響的基礎(chǔ)上提出了一種速差精確調(diào)節(jié)的方法，即串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)速差，通過(guò)比較闡述了串級(jí)控制的優(yōu)越性，該方法使得離心機(jī)速差控制精度大大提高，為高干度離心機(jī)的發(fā)展提供了前提保障。

    關(guān)鍵詞：臥螺離心機(jī)；速差；雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)；串級(jí)控制

    中圖分類(lèi)號(hào)：TD455文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003－0794（2010）07－0151－03

    0·引言

    近年來(lái)，臥式螺旋刮刀卸料過(guò)濾離心機(jī)在我國(guó)煤炭、化工、環(huán)保等行業(yè)中已經(jīng)得到了一定程度的應(yīng)用。相比較其他脫水設(shè)備，臥式螺旋刮刀卸料過(guò)濾離心機(jī)具有體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理量大，脫水效率高，可靠性好，易損件少，不易堵料等優(yōu)點(diǎn)，因而在選煤廠(chǎng)的煤泥脫水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。本文介紹的是C350型螺旋卸料過(guò)濾離心機(jī)主要用于浮選精煤脫水降灰，該設(shè)備采用雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)。

     1·雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋刮刀卸料過(guò)濾離心機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)

                

    C350型螺旋卸料過(guò)濾離心機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，即篩籃和螺旋刮刀分別由2臺(tái)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，2臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由主副2臺(tái)變頻器調(diào)節(jié)。離心機(jī)工作時(shí)，物料由進(jìn)料管5連續(xù)給入，經(jīng)布料盤(pán)將物料均勻分布到篩籃內(nèi)壁濾網(wǎng)上。懸浮液中的大部分固相被截留形成濾餅，液相和少部分極細(xì)顆粒透過(guò)多孔濾餅和濾網(wǎng)組成的過(guò)濾層成為濾液，從離心液排出口7排出，由于篩籃3與斷開(kāi)式輸料螺旋刮刀4存在轉(zhuǎn)速差，即螺旋刮刀相對(duì)于篩籃轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋面與物料之間產(chǎn)生接觸力，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)，在接觸力和離心力共同作用下，螺旋面推動(dòng)濾渣沿著軸向運(yùn)動(dòng)，連續(xù)不斷地向篩籃大端移動(dòng)并排出，經(jīng)固相出口6排出機(jī)外。

    2·速差對(duì)產(chǎn)品的影響

    螺旋刮刀和篩籃之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，簡(jiǎn)稱(chēng)速差。速差可以調(diào)節(jié)濾渣的水分和離心機(jī)的處理量，但對(duì)最終產(chǎn)品的水分影響較大。

    2.1速差對(duì)產(chǎn)品水分的影響濾渣停留時(shí)間
 

              

    由式（2）知：改變速差即改變?yōu)V渣在脫水區(qū)的停留時(shí)間，停留時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)品水分越低，而處理量減小了；停留時(shí)間越短，產(chǎn)品水分也相應(yīng)增大。

    2.2速差對(duì)處理量的影響
 

              

    由式（3）知：改變速差的大小即可實(shí)現(xiàn)對(duì)離心機(jī)處理量的控制，速差增大，處理量也相應(yīng)增大；速差減小，處理量也變小。相比之前的齒輪耦合傳動(dòng)，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有很好的靈活性。由上面公式知，速差的調(diào)節(jié)是雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的核心，在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)來(lái)料過(guò)多時(shí)，可以相應(yīng)增大速差，提高處理量，以避免堵料，即通過(guò)犧牲水分來(lái)避免堵料問(wèn)題；當(dāng)來(lái)料過(guò)少時(shí)，可以相應(yīng)減少速差，降低處理量，同時(shí)也得到了低水分產(chǎn)品。總的來(lái)說(shuō)，速差的調(diào)節(jié)可以解決由于入料不穩(wěn)定所帶來(lái)的一些問(wèn)題。

    3·速差控制系統(tǒng)

    3.1雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)速差簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

    工業(yè)應(yīng)用中，大部分雙電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋卸料離心機(jī)都采用如圖3所示的雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由2個(gè)相互獨(dú)立的簡(jiǎn)單系統(tǒng)組成，用2臺(tái)變頻器，1臺(tái)控制篩籃轉(zhuǎn)速，另一臺(tái)控制螺旋刮刀轉(zhuǎn)速。變頻器給定一個(gè)頻率值來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即控制篩籃的轉(zhuǎn)速，篩籃的轉(zhuǎn)速通過(guò)傳感器，經(jīng)主控制器反饋給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)變頻器對(duì)篩籃轉(zhuǎn)速的控制。但這樣的控制系統(tǒng)存在很多弊端：（1）調(diào)節(jié)變化范圍大，不能進(jìn)行微調(diào)，即當(dāng)速差很小時(shí)就不可調(diào)；（2）雙變頻驅(qū)動(dòng)離心機(jī)為雙轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu)，故篩籃轉(zhuǎn)速必然引起螺旋刮刀轉(zhuǎn)速的改變，即篩籃和螺旋刮刀之間存在摩擦作用，因此轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)篩籃和螺旋刮刀之間相互干擾，導(dǎo)致速差不穩(wěn)定，即濾渣停留時(shí)間和處理量不穩(wěn)定，產(chǎn)品水分也受影響。2個(gè)相互獨(dú)立系統(tǒng)不能適應(yīng)速差的精確調(diào)節(jié)，尤其在低速差時(shí)產(chǎn)生的誤差較大，不能適應(yīng)高干度離心脫水的要求。

              

    3.2雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)速差串級(jí)控制系統(tǒng)

    本文所介紹的一種雙變頻串級(jí)控制系統(tǒng)如圖4所示，串級(jí)控制系統(tǒng)是在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿(mǎn)足不了工藝上的要求，這時(shí)就可以采用串級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)減小因摩擦作用產(chǎn)生的相互干擾。本系統(tǒng)具有主副2個(gè)控制器，主副2個(gè)回路分別控制篩籃和螺旋刮刀的轉(zhuǎn)速。篩籃轉(zhuǎn)速控制與簡(jiǎn)單速差控制系統(tǒng)中的篩籃轉(zhuǎn)速控制相同，篩籃實(shí)際轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量后作為控制回路的反饋，篩籃轉(zhuǎn)速給定值作為系統(tǒng)給定，經(jīng)主控制器運(yùn)算后對(duì)主變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)而控制篩籃轉(zhuǎn)速。刮刀轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路為副回路，但與簡(jiǎn)單速差控制系統(tǒng)中的刮刀轉(zhuǎn)速控制不同，其給定值為速差給定值和主回路中執(zhí)行器（主變頻器）的實(shí)際給定值之和，副回路的反饋則由轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量刮刀實(shí)際轉(zhuǎn)速而得。主控制器和副控制器是串聯(lián)工作的，主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng)，而副回路是個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。即當(dāng)輸入速差給定值后，篩籃轉(zhuǎn)速變化時(shí)，螺旋刮刀的轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)改變，保持差值不變，而且可以進(jìn)行微調(diào)。與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制不僅不需要增加設(shè)備成本，而且擁有較好的操作性和可調(diào)性，這種系統(tǒng)的安全性也較高，特別在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)只需要調(diào)節(jié)一臺(tái)變頻器就可以實(shí)現(xiàn)控制，避免了一些由于操作延時(shí)所引起的故障。

              

    4·結(jié)語(yǔ)

    速差的大小決定了離心機(jī)脫水的程度和處理量的大小，串級(jí)控制系統(tǒng)符合離心機(jī)速差控制的要求，有效地解決了離心機(jī)工作過(guò)程中速差不穩(wěn)定及速差不可微調(diào)的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制后速差基本穩(wěn)定，而且可以進(jìn)行微調(diào)，速差可以調(diào)到1 r/min以?xún)?nèi)，并且穩(wěn)定性很好，產(chǎn)品水分保持在24％左右。隨著我國(guó)潔凈煤計(jì)劃的實(shí)施，該控制系統(tǒng)為高干度煤泥離心機(jī)提供了保障，在離心機(jī)控制方面必將得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳海員．WLL1000臥式螺旋卸料煤泥離心機(jī)的研究［J］.選煤技術(shù)，2008(4):24-26．

［2］程曉峰，楊建國(guó)．浮選精煤間斷式螺旋卸料過(guò)濾離心機(jī)設(shè)計(jì)研究［J］.煤礦機(jī)械，2010，31(1):5-7．

［3］孫啟才，金鼎五．離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987．

［4］厲玉鳴．化工儀表及自動(dòng)化（第四版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．作者簡(jiǎn)介：王興興（1985-)，江蘇大豐人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程在讀碩士研究生，主要研究方向是煤炭洗選加工.責(zé)任編輯：侯淑華