1 引言
在湿法水泥窑煅烧过程中，窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环，它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有2种：（1）勺式喂料：单位勺的容积一定，通过调节直流电机转速来控制喂料量，这是老湿法窖普遍喂料方式，计量较准，但控制较复杂;（2）采用阀门调节，用电磁流量计进行计量的方式，这是近几年发展起来的喂料方式，控制较简便，但阀门执行器频繁动作，易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图1所示为第2种喂料的框图（第一种把流量计和阀门换为勺式机），对于料浆泵，具有以下特性：其（流量）q∝n（转速），（扬程）h∝n2，（轴功率）w∝n3。当流量减小时，如果泵的转速也随之下降，则轴功率可以降低很多，如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量，就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能，包括pid控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点，因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。
2 系统实现
2.1 系统组成
（1） 变频器：由于美国艾默生公司的变频器性价比高，选用它的td2000变频器作为控制系统的执行器;
（2） 流量计：流量计为国内生产的电磁流量计，输出为标准4~20ma电流信号，最大流量为60方/小时;
（3） 料浆泵：使用原来的料浆泵（150ng），密封性较好，低速运行时不漏浆。
2.2 软件设计
由于我厂使用dcs过程控制系统，这为实现喂料的手、自动控制带来了方便，手、自动切换和控制算法由dcs系统实现，变频器作为执行器，采取双闭环控制方式如图3所示，外环为流量控制环，内环为变频器频率控制环;dcs系统接受实际流量信号和变频器的频率信号。设定流量与实际流量的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号，与变频器的实际频率信号比较，运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30m多的扬程，变频器低于31hz时抽不出浆，而到39hz时，就达到最大流量60m3，所以我们限定了变频器的运行频率，调节范围为31hz~39hz，它和dcs系统送出的0~10v频率信号对应。
然而绝大多数湿法窑都没有用dcs系统，这可以用变频器的内置pid功能，图4为它的控制框图，这种方式充分利用变频器的功能，外加一个手动和自动转换开关，而实现自动喂料时，把测速发电机的窑速信号（0~55v）变换成0~10v信号，经比例调节器得到料浆喂料设定量。
喂料分手动和自动2种调节方式，手动调节由窑头操作工拫据窑况来设定喂料量;当窑况平稳正常时，喂料量跟踪窑速，由窑速快慢自动调节喂料量的多少。
3 控制电路图
流量设定信号为0~10v，接变频器vci-gnd端子;流量反馈信号为4~20ma（跳线cn10跳在i侧），接变频器cci-gnd端子，变频器采用端子fwd-com控制启/停。变频器的频率信号由fm－gnd端子输出，
4 变频器参数设置
（1） 电机参数： （根据电机铬牌）
f146=1 （电机参数功能块显示）
f148=38 （电机额定电压）
f149=115 （电机额定电流）
f150=1440 （电机额定转速）
f151=75 （电机额定功率）
（2） 控制状态模式参数：
f00=2 （选择模拟端子给定（vci-gnd））
f02=1 （控制端子fwd-com启停）
f19=25 （加速时间） f10=40 （减速时间）
f13=0 （最小模拟输入量）
f14=30 （最小模拟输入量对应频率）
f15=10 （最大模拟输入量）
f16=35 （最大模拟输入量对应频率）
（3） 闭环控制回路参数：使用变频器内置pid控制时设置。
f100=1 （选择模拟反馈闭环控制系统）
f101=1 （选择vci模拟电压给定（0~10v）
f103=2 （选择反馈通道电cci提供电流输入（0~20ma）（cn10跳在i侧））
f104=2 （反馈偏置量）
f106=125 （反馈通道增益）
f111=0.5 （比例系数）
f112=0.05 （积分时间）
5 调试方法
（1） 首先使系统开环运行，检测流量信号是否正确，并标定流量，使流量与流量计输出信号4~20ma对应，流量计最大流量60m3/h 。
（2） 设置好变频器相关参数。
（3） 增加f111的值，直到系统开始振荡，则取f111=f111振荡×0.3。
（4） 增加f112积分系数值，直到系统开始振荡，则取f112=f112×0.5。
6 效果分析
本系统经改造投入运行后，工作稳定可靠，操作方便，取得了显著的经济效益。采用变频控制，料浆泵启/停时无冲击电流，正常运行时相对运行转速较低，使机械损耗减小，浆泵叶轮磨损明显减小，检修周期加长，可以不备用料浆泵，机械效率得到提高。本系统另一重要特点是能够节约大量电能：改造前料浆泵恒速运行，电流平均为110a，改造后喂相同的料浆，电流降为55a，节约功率37.5kw（浆泵为75kw）。如果以0.4元/度电来计算，则1个月可节约电费：37.5×24×30×0.4=10760元，1年至少可节约电费10万元，而料浆泵和流量计共计投入才4万元，不到半年就可收回成本，而且在新线的土建施工时，由于浆直接抽进窑而少了平衡仓，还可以减少土建高度，费用也相应减少。
7 结束语
在喂料系统中应用变频调速技术，实现了浆泵的速度由实际喂浆量的多少来进行自动调节，比浆泵在额定转速下运行节约大量电能，并且可实现喂料自动化，是提高机械效率和减少能耗的有效方法。特别是美国艾默生变频器作为控制系统的执行器，稳定性好，控制精度高，其变频器产品在我厂大量使用，其中75kw的变频器近60台，收到了良好的节能效果。
上一篇：高压大功率变频器的研制与应用
