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雙變頻控制在離心機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
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作者:sanliangz
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發(fā)布時(shí)間: 2014-12-29
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隨著國家對(duì)環(huán)保問題的重視，離心機(jī)技術(shù)在污泥處理系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了大力推廣。離心機(jī)處理污泥具有污泥回收率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在著耗能高、噪聲大等缺點(diǎn)。而將變頻技術(shù)應(yīng)用到離心機(jī)系統(tǒng)，則可能在節(jié)能減排、運(yùn)行穩(wěn)定方面收到顯著效果......
前言
隨著國家對(duì)環(huán)保問題的重視，離心機(jī)技術(shù)在污泥處理系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了大力推廣。離心機(jī)處理污泥具有污泥回收率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在著耗能高、噪聲大等缺點(diǎn)。而將變頻技術(shù)應(yīng)用到離心機(jī)系統(tǒng)，則可能在節(jié)能減排、運(yùn)行穩(wěn)定方面收到顯著效果。
1、離心機(jī)工作原理
用于污泥處理的離心式脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋體、差速器、主副電機(jī)等設(shè)備組成。當(dāng)污水經(jīng)過加藥后送入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，比重較大的固體顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋體則不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒擠出排渣口，分離后的清液則經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。
2、雙變頻共直流母線系統(tǒng)
螺旋體和轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)——差轉(zhuǎn)速是通過差速器來實(shí)現(xiàn)的，其大小由副電機(jī)來控制。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相聯(lián)接，輸出軸與螺旋體相聯(lián)接，輸入軸與副電機(jī)相聯(lián)接。主電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)了差速器外殼的旋轉(zhuǎn)，副電機(jī)通過聯(lián)軸器的聯(lián)接來控制差速器輸入軸的轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)速速度快，螺旋體速度慢，那么轉(zhuǎn)鼓有帶著螺旋體轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力，螺旋體帶著副電機(jī)轉(zhuǎn)。這樣就導(dǎo)致副電機(jī)接到電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，其軸上受到主機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿同步轉(zhuǎn)速方向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，副機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電功率返回電網(wǎng)，處于回饋制動(dòng)再生發(fā)電狀態(tài)；另一方面，它又從電網(wǎng)輸入滯后的無功功率，已建立磁場，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換?；仞伒诫娋W(wǎng)的轉(zhuǎn)子電流有功分量經(jīng)過變頻器內(nèi)的全波整流元件，加到直流母線上，由于主副變頻器的母線并聯(lián)，該能量就被主電機(jī)利用，使母線電壓維持在610v以內(nèi)。
3、控制系統(tǒng)
3.1.進(jìn)泥流量控制
因?yàn)槲勰嗑哂锌蓧嚎s性，進(jìn)泥含固率時(shí)刻都在變化，為防止污泥的堆積堵料而使運(yùn)行停止，需關(guān)注螺旋體的力矩控制。
副變頻器自動(dòng)連續(xù)測量螺旋體的力矩值，將該力矩模擬量新號(hào)送入PLC模擬量模塊，CPU將實(shí)際測量值和設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)過PID運(yùn)算，輸出4-20mA的信號(hào)去控制進(jìn)料變頻器，通過改變變頻器的輸出頻率來控制進(jìn)料泵的進(jìn)泥量，達(dá)到螺旋體的恒轉(zhuǎn)矩控制。
3.2.差轉(zhuǎn)速控制
差轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)鼓和螺旋體之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，差轉(zhuǎn)速越大，沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的泥塊很快就從轉(zhuǎn)鼓出泥口排出，即推料速度快；差轉(zhuǎn)速越小，推料速度慢。
差轉(zhuǎn)速對(duì)泥餅的含水率和排放水的清濁度都有影響，一般而言，差轉(zhuǎn)速變小時(shí)，泥餅含水率會(huì)變低，排放水會(huì)變渾濁；差轉(zhuǎn)速變大時(shí)，泥餅的含水率會(huì)變高，排放水會(huì)清一些。
從幾個(gè)方面分析可知，為了使離心機(jī)分離效果好且穩(wěn)定，就要求差轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)，并且保持穩(wěn)定。
又因?yàn)橹麟姍C(jī)在運(yùn)行過程中一般不進(jìn)行調(diào)整，它主要是分離因素的一個(gè)指標(biāo)，而一種污泥一般對(duì)應(yīng)一個(gè)分離因素。
因此，由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和差速器變比一般固定不變，因此只需要調(diào)節(jié)副機(jī)變頻器的輸出頻率，即可實(shí)現(xiàn)差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
4、結(jié)束語
應(yīng)用于變頻技術(shù)離心機(jī)中，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）啟動(dòng)平穩(wěn)，變頻器具有軟啟動(dòng)器的功能，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，延長了機(jī)器的使用壽命。
2）應(yīng)用性比較廣，尤其是主機(jī)變頻器，由于各種污泥的泥性不同，所要求的分離因素也不同，這樣就需要不同的主機(jī)轉(zhuǎn)速，通過變頻器就可以方便調(diào)整分離因素。
3）副機(jī)通過變頻器控制差速器，相對(duì)于以前常用的電渦流制動(dòng)等設(shè)備，具有明顯的節(jié)能效果，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
隨著國家對(duì)環(huán)保問題的重視，離心機(jī)技術(shù)在污泥處理系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了大力推廣。離心機(jī)處理污泥具有污泥回收率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在著耗能高、噪聲大等缺點(diǎn)。而將變頻技術(shù)應(yīng)用到離心機(jī)系統(tǒng)，則可能在節(jié)能減排、運(yùn)行穩(wěn)定方面收到顯著效果。
1、離心機(jī)工作原理
用于污泥處理的離心式脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋體、差速器、主副電機(jī)等設(shè)備組成。當(dāng)污水經(jīng)過加藥后送入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，比重較大的固體顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋體則不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒擠出排渣口，分離后的清液則經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。
2、雙變頻共直流母線系統(tǒng)
螺旋體和轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)——差轉(zhuǎn)速是通過差速器來實(shí)現(xiàn)的，其大小由副電機(jī)來控制。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相聯(lián)接，輸出軸與螺旋體相聯(lián)接，輸入軸與副電機(jī)相聯(lián)接。主電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)了差速器外殼的旋轉(zhuǎn)，副電機(jī)通過聯(lián)軸器的聯(lián)接來控制差速器輸入軸的轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)速速度快，螺旋體速度慢，那么轉(zhuǎn)鼓有帶著螺旋體轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力，螺旋體帶著副電機(jī)轉(zhuǎn)。這樣就導(dǎo)致副電機(jī)接到電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，其軸上受到主機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿同步轉(zhuǎn)速方向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，副機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電功率返回電網(wǎng)，處于回饋制動(dòng)再生發(fā)電狀態(tài)；另一方面，它又從電網(wǎng)輸入滯后的無功功率，已建立磁場，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換?；仞伒诫娋W(wǎng)的轉(zhuǎn)子電流有功分量經(jīng)過變頻器內(nèi)的全波整流元件，加到直流母線上，由于主副變頻器的母線并聯(lián)，該能量就被主電機(jī)利用，使母線電壓維持在610v以內(nèi)。
3、控制系統(tǒng)
3.1.進(jìn)泥流量控制
因?yàn)槲勰嗑哂锌蓧嚎s性，進(jìn)泥含固率時(shí)刻都在變化，為防止污泥的堆積堵料而使運(yùn)行停止，需關(guān)注螺旋體的力矩控制。
副變頻器自動(dòng)連續(xù)測量螺旋體的力矩值，將該力矩模擬量新號(hào)送入PLC模擬量模塊，CPU將實(shí)際測量值和設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)過PID運(yùn)算，輸出4-20mA的信號(hào)去控制進(jìn)料變頻器，通過改變變頻器的輸出頻率來控制進(jìn)料泵的進(jìn)泥量，達(dá)到螺旋體的恒轉(zhuǎn)矩控制。
3.2.差轉(zhuǎn)速控制
差轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)鼓和螺旋體之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，差轉(zhuǎn)速越大，沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的泥塊很快就從轉(zhuǎn)鼓出泥口排出，即推料速度快；差轉(zhuǎn)速越小，推料速度慢。
差轉(zhuǎn)速對(duì)泥餅的含水率和排放水的清濁度都有影響，一般而言，差轉(zhuǎn)速變小時(shí)，泥餅含水率會(huì)變低，排放水會(huì)變渾濁；差轉(zhuǎn)速變大時(shí)，泥餅的含水率會(huì)變高，排放水會(huì)清一些。
從幾個(gè)方面分析可知，為了使離心機(jī)分離效果好且穩(wěn)定，就要求差轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)，并且保持穩(wěn)定。
又因?yàn)橹麟姍C(jī)在運(yùn)行過程中一般不進(jìn)行調(diào)整，它主要是分離因素的一個(gè)指標(biāo)，而一種污泥一般對(duì)應(yīng)一個(gè)分離因素。
因此，由于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和差速器變比一般固定不變，因此只需要調(diào)節(jié)副機(jī)變頻器的輸出頻率，即可實(shí)現(xiàn)差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
4、結(jié)束語
應(yīng)用于變頻技術(shù)離心機(jī)中，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）啟動(dòng)平穩(wěn)，變頻器具有軟啟動(dòng)器的功能，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，延長了機(jī)器的使用壽命。
2）應(yīng)用性比較廣，尤其是主機(jī)變頻器，由于各種污泥的泥性不同，所要求的分離因素也不同，這樣就需要不同的主機(jī)轉(zhuǎn)速，通過變頻器就可以方便調(diào)整分離因素。
3）副機(jī)通過變頻器控制差速器，相對(duì)于以前常用的電渦流制動(dòng)等設(shè)備，具有明顯的節(jié)能效果，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
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