选煤厂给煤机变频控制系统的设计

选煤厂给煤机变频控制系统的设计
发表时间：2020-03-10T13:15:59.037Z 来源：《中国电业》2019年20期作者：赵辉[导读] 近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。

摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。

随着科学技术的提高，高新技术产业逐渐深入煤炭各个领域，选煤厂作为煤炭开采利用的最后一道加工环节，直接决定煤炭最终的质量。

目前我国大多选煤厂都具有自动化水平低、生产流程可靠性不强、操作不方便等缺点。

选煤厂在配煤时，主要采用人工调节给煤机舱口挡板的方式来实现不同煤量的供给，这种配煤方式自动化程度低，配煤不够精确，当给煤机运煤速度与磨煤机的工作速度不匹配时会降低生产效率，增加设备故障率，导致安全事故的发生。

为了提高原煤洗选的精确度和自动化水平，加快选煤厂的生产效率，设计一种给煤机的自动化控制系统十分必要。

本文就选煤厂给煤机变频控制系统的设计展开探讨。

关键词：给煤机；变频控制；PLC
引言
给煤机电控系统PLC中央处理器对称重传感器送来的重量信号以及测速装置反馈的电动机转速信号进行相乘与积分，求出物料输送率，同时与集控系统输入的实时给煤率进行比较后对驱动电动机转速控制系统进行PID调节，以达到控制皮带输送煤料速度的目的，实现对给煤率的精确控制。

1给煤机原控制原理
当微机控制板收到用户(DCS)的给煤率要求信号后,通过测量称重信号并计算,发出速度控制信号(30～1500Hz/10VDC)传输给电动机速度控制板,控制板通过控制输至滑差调速电动机离合器线圈中的电流达到调节电机转速的目的。

调速电动机的转速反馈是由安装在离合器输出轴上的交流测速发电机发出脉冲信号,一路反馈到电动机速度控制板误差放大器,与输入信号相比较,由误差放大器调整电磁离合器线圈电流,最大限度地校正速度误差,形成闭环控制,使给煤机转速稳定在给定值上。

另一路经过电整形电路送到微处理器,将实测的给煤率信号经频率/电流板转换成4～20mA的电流信号反馈给用户。

2选煤厂给煤机变频控制系统的设计
2.1电控部分的设计
（1）测速单元。

给煤机主传动电机与减速器安装在皮带机的驱动滚筒上，系统的测速单元安装在皮带驱动滚筒轴端。

工作人员通过PLC控制器设定一个预期的给煤值，其控制变频器输出满足给煤机工作需求的频率，由电机传输到减速器带动驱动滚筒产生相应的转速，通过安装在驱动滚筒的测速单元，检测皮带机的运行速度，将该信号传输给PLC控制器。

在构成完整闭环控制的基础上，系统控制环引入PID控制器，即比例、积分、微分环节，其中积分环节可降低系统由于阶跃变化所产生的稳态误差，微分环节可增加惯性控制系统的响应速度，并可有效地消除动态误差。

（2）称重单元。

系统采用电子称重的方式实现单位时间内经过给煤机的运输皮的重量。

在给煤机进煤口与驱动滚筒之间的机械支架上，安装两个并联的托辊称重结构组件，从而构成一个称重区域，在其两端分别安装两个精度较高的称重传感器。

系统正常工作时，进煤口落下的煤体在通过称重区域，运输中的煤体进入测重区域的第一个托辊开始计算，直到完全离开最后一个托辊。

在这段时间内，两侧的测重传感器可感应到煤体重量的变化，并生成一个模拟信号，经过线性放大，调制解调处理将信号传输到PLC 控制器。

称重区域所使用的托辊采用优质不锈钢加工而成，为了更换托辊方便，并有效保护轴承和油封，将轴承置于轴承座中并采用润滑脂润滑。

两侧的测重传感器采用悬挂式安装，外部套有橡胶保护套，可消除水平方向干扰力对检测精度的影响，减少外界气压与温度湿度对其的影响，同时可减少外部机械冲击所带来的误差影响。

2.2系统的软件设计
给煤机控制主要有遥控运行方式下的流量PID调节、就地方式下转速调节、停止方式下的给煤机的校验等，根据生产工艺要求，考虑操作方便及安全可靠性，PLC主控制器采用模块化程序设计，给煤机主要控制部分流程如图1所示。

给煤机的流量控制PID调节是根据实际给煤率和请求给煤率的偏差进行PID调节，实际给煤率的计算精度直接影响到给煤机控制系统的精度，因此实际给煤率的计算及PID的控制运算非常重要。

系统称重传感器的称重有效范围为给煤机本体称重跨的长度L，也就是说称重传感器输出给PLC控制器的称重信号值是L长度上的煤重，如果直接进行称重信号的累加必然出现重复累加，所以必须把L长度内的称重重量先转化为单位长度的重量，然后再进行累加。

具体方法是先将每个扫描周期所累计的称重重量除以L长度上所对应的齿轮脉冲数，得出单位脉冲所对应的重量，然后除以单位时间所对应的脉冲数即可以得到正确的实际给煤率。