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变频器在离心机应用中的急停控制方案设计

未知 2019-06-02 09:58

1 引言

  工业离心机是化工行业主要设备之一,在化工企业电气传动中,离心机的变频传动应用非常普遍,由于工艺和驱动设备的各种原因,变频器和plc的组合设计应用使得控制系统更加简便和适用,自动化程度更高,安全和可靠性更好。但由于离心机工作在高转数状态下,设备的不安全因素也变得更多,一旦发生意外状况,不但设备损坏,造成巨大经济损失,而且有时还伴随着人身的伤亡。这就使得设备的运行时必须符合一定的安全条件,才可以开机,同时在开机后,一旦发生意外,必须采取紧急措施,把损失减少到最小。

2 离心机安全运行控制系统设计方案

  2 离心机安全运行控制系统设计方案

  2.1离心机安全运行控制系统方案介绍

  (1)离心机安全运行前必须符合两项先决条件:

  开机前,大盖必须盖上,并用锁扣压紧。

  运行过程中离心机无大浮度震动。

  (2)一旦开机运行后上述两个条件任何一个不满足,离心机将紧急停车。

  关于离心机紧急停车,设备厂家给出了下有几种常见的处理方法,

  变频器停止输出。

  变频器切断电源。

  整个控制系统切断电源。

  2.2离心机急停控制方案设计

  实际上,当离心机运行在高转速下,采取上述那一个措施,都不能使离心机快速停机,反而使得离心机停机时间更长,因为高速下一旦脱离变频器的驱动,离心机将溜车,反而时间会更长,到完全停下来最少也要半个多小时,这与紧急停车初衷相违背。

  急停控制方案应该就是让离心机在高速故障时,能以最短的时间停下来,越短越好,最好为零点几秒就停下来。实际上我们目前无法做到,因为带载高速运行后惯性太大了,能做到的就是在几秒内或几十秒内让它停下来。正常工作刹车,为避免减速时报过压故障,变频器设定减速时间1为360秒。紧急刹车时暂定为30秒,变频器减速时间2定为为30秒,当然这要靠变频器和制动单元的承受能力了,也就是利用变频器的第二加减速时间来实现离心机控制系统的快速制动。

  2.3离心机控制柜主要元部件

  (1)变频器(ev2000系列22kw,型号为ev2000-4t0220g);

  (2)回馈制动单元,ipc-pf-1s 22kw;

  (3) plc 三菱fx1n-24mr-001;

  (4)接近开关,继电器等其他部件。

  2.4变频器主要参数设置值

  变频器采用爱默生ev2000系列22kw,恒转矩系列ev2000-4t0220g。变频器的主回路和控制回路接线如图2所示,设计时考虑到实际情况,变频器的紧急停车设计为变频器的减速时间2设定为30秒,即快速减速。达到了变频器和制动单元的最大承受能力了(变频器主要参数设置见表1)。

  表1 变频器主要参数设置

  图3 离心机电气二次回路原理图

  2.5控制系统接线图(见图3、图4)

3 离心机系统软件设计方案

  该plc控制系统中考虑了离心机的各种联锁保护,有开盖,震动,人为紧急停车,都可以使离心机快速制动停车。变频器故障,和制动单元故障将不再快速刹车。由于目前的工艺需要,现在只设有两个速度,一个低速,一个高速,急停,同时在故障消除后,能够手动复位。表2为plc软元件分配图。程序实际调试后成功应用,未见异常。

4 变频器和plc急停控制设计方案

  (1)离心机开盖,或震动超标,或急停按下后,都可以使plc的y007输出,接通继电器k4,变频器的减速时间2起作用,同时变频器的高低速运行断开,变频器将按照减速时间2f3.18参数设定的时间快速减速,从而实现离心机的快速制动。

  (2)变频器结合能量回馈单元可以快速刹车,并节约电能,容量放大一级后,可以实现更短时间内的快速制动,刹车时间可以逐渐减少设置值,直至报故障为止,但也要留1.5倍的余量,以保障可靠运行。

5 结束语

  原控制系统没有实现离心机在故障后的快速停车,存在一定的安全隐患,现在通过设置变频器的第二加减速时间功能,结合plc内部安全联锁设计后,能够实现离心机的最大化快速停车,大大降低安全风险,具有一定的优势和推广价值。

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