GD5000高壓矢量變頻器在糖廠(chǎng)壓榨機(jī)上的應(yīng)用
摘要：本文介紹GD5000高壓矢量變頻器在泰國(guó)某糖廠(chǎng)壓榨機(jī)上的成功應(yīng)用。此臺(tái)高壓變頻器，主要使用在第一座壓榨機(jī)喂入預(yù)榨輥上，預(yù)榨輥的速度控制直接影響到糖廠(chǎng)產(chǎn)量和后續(xù)各級(jí)壓榨機(jī)的工作連續(xù)性，它是壓榨機(jī)上的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
一 概述
甘蔗糖廠(chǎng)生產(chǎn)能力，以糖廠(chǎng)每日壓榨甘蔗噸數(shù)來(lái)表示，中國(guó)的糖廠(chǎng)一般都在日產(chǎn)量萬(wàn)噸以下較多，而泰國(guó)糖廠(chǎng)在萬(wàn)噸以上是普遍性的，甚至達(dá)到四萬(wàn)噸以上，所以泰國(guó)糖廠(chǎng)壓榨機(jī)設(shè)備都較大，但是泰國(guó)糖廠(chǎng)多數(shù)設(shè)備較落后陳舊，壓榨機(jī)多數(shù)非電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)榨輥，而采用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)榨輥，效率很低；另外泰國(guó)糖廠(chǎng)采集的甘蔗沒(méi)有中國(guó)糖廠(chǎng)干凈，含有很多甘蔗葉，富含纖維，增加了壓榨機(jī)的負(fù)荷，降低了產(chǎn)量；因此糖廠(chǎng)多數(shù)在前級(jí)增加一級(jí)預(yù)榨輥，來(lái)增加產(chǎn)量。
二 甘蔗糖廠(chǎng)壓榨工藝
甘蔗糖廠(chǎng)壓榨機(jī)是壓榨法提取甘蔗汁的重要設(shè)備。壓榨提汁主要設(shè)備包括撕解機(jī)、壓榨機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置和相應(yīng)的輸送設(shè)備。撕解機(jī)由蔗刀及驅(qū)動(dòng)裝置組成。壓榨機(jī)由三個(gè)輥?zhàn)蛹皺C(jī)架構(gòu)成。三個(gè)輥的壓榨機(jī)輥被裝嵌成三角形，視其所處位置分別稱(chēng)為頂輥、前輥和后輥。頂輥與前、后輥間有一定的間隙，榨輥有環(huán)槽。 三個(gè)輥的軸端帶有傳動(dòng)齒輪或鏈條相連，由電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)或蒸汽機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)頂輥,從而使三個(gè)榨輥以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，壓榨生產(chǎn)流程如圖1。
甘蔗壓榨提汁原理主要是將甘蔗撕解成細(xì)絲狀蔗料，送入壓榨機(jī)，使充滿(mǎn)蔗汁的甘蔗細(xì)胞壁受到壓榨機(jī)壓力而破裂，同時(shí)排出蔗汁；借助于滲浸系統(tǒng)將從壓榨機(jī)排出，開(kāi)始膨脹的蔗渣進(jìn)行加熱水或稀汁滲浸，以稀釋細(xì)胞內(nèi)的糖分，再送到下一座壓榨機(jī)壓榨，經(jīng)過(guò)多級(jí)壓榨，抽出更多的蔗汁。
圖2壓榨機(jī)組 圖3壓榨機(jī)榨輥
處理甘蔗的能力與壓榨機(jī)座數(shù)、甘蔗破碎度、壓榨輥直徑與長(zhǎng)度、輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速、甘蔗纖維成份和對(duì)糖分抽出的要求等因素有關(guān)。通常，糖廠(chǎng)采用4～6座壓榨機(jī)組成壓榨機(jī)列，亦有采用2列、3列，以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
三GD5000矢量高壓變頻器在壓榨機(jī)的作用
泰國(guó)某糖廠(chǎng)是采用六座壓榨機(jī)，全部采用舊式蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)榨輥，由于蒸汽壓力波動(dòng)較大，轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定，加上經(jīng)撕解機(jī)輸送過(guò)來(lái)的絲狀甘蔗纖維量不是恒定的，有時(shí)多有時(shí)少，造成壓榨過(guò)程中負(fù)荷大幅波動(dòng)影響到蔗糖的抽出率，使生產(chǎn)效率降低，并影響到糖產(chǎn)量。糖廠(chǎng)為了提高生產(chǎn)效率和蔗糖抽出率，在第一座壓榨機(jī)前端加入了一級(jí)預(yù)榨輥，預(yù)榨輥的作用是使富含甘蔗汁的蔗料排出蔗汁，使后級(jí)更易壓榨。由于預(yù)榨輥壓榨的甘蔗硬度較大，電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性要好于蒸汽機(jī)，所以預(yù)榨輥多采用高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
此次采用具有高轉(zhuǎn)矩的英威騰矢量高壓變頻器GD5000做調(diào)速，用后級(jí)蒸汽驅(qū)動(dòng)的壓輥編碼器反饋的速度信號(hào)，來(lái)控制預(yù)榨輥的高壓變頻器速度和撕解機(jī)過(guò)來(lái)的送料機(jī)速度，達(dá)到聯(lián)動(dòng)調(diào)速，這樣大幅度提高了壓榨機(jī)負(fù)荷的穩(wěn)定性，并且保證后級(jí)壓榨機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，避免了后級(jí)壓榨機(jī)因速度不均造成塞料而停機(jī)。
圖4英威騰高壓變頻器 圖5高壓電機(jī)
四 控制原理
高壓變頻器主要使用在第一座壓榨機(jī)的預(yù)榨輥的高壓電機(jī)上，預(yù)榨輥是榨料的喂入處，它的速度快慢直接影響到產(chǎn)量，但是速度過(guò)快又會(huì)造成后級(jí)蒸汽驅(qū)動(dòng)的壓輥速度跟不上來(lái)，會(huì)造成榨料堵塞在后級(jí)落料槽里，如果速度太慢又影響到產(chǎn)量，因此預(yù)榨輥的速度必須等于后級(jí)蒸汽驅(qū)動(dòng)的榨輥速度，另外，后級(jí)蒸汽驅(qū)動(dòng)的榨輥速度是由蒸汽壓力決定的，蒸汽壓力波動(dòng)又很大，不好控制，因此采用由后級(jí)速度來(lái)調(diào)節(jié)前級(jí)預(yù)榨輥的速度，時(shí)刻跟隨后級(jí)速度變化，使壓榨機(jī)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量的最大化。
在后級(jí)榨輥安裝一個(gè)差分式編碼器，把編碼器測(cè)得的速度信號(hào)送到集控柜的PLC，通過(guò)PLC變換成0-10V信號(hào)傳給高壓矢量GD5000變頻器，作為給定頻率信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)預(yù)榨輥高壓電機(jī)，這樣就保證了預(yù)榨輥的速度時(shí)刻跟隨后級(jí)速度變化而變化。
五 改造后效果
該糖廠(chǎng)使用英威騰高壓GD5000矢量變頻器驅(qū)動(dòng)預(yù)榨輥電機(jī)后，整條壓榨生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)變得非常順暢，很少因塞料停機(jī)，明顯提高了生產(chǎn)率。另外，變頻器采用矢量控制，相對(duì)用蒸汽驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，可以使含有豐富蔗汁并且硬度較高的蔗纖維快速壓出大部分的蔗汁，減輕了后級(jí)負(fù)荷，提高了蔗汁的抽出率，提高了甘蔗糖產(chǎn)量，使糖廠(chǎng)產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益。
六 結(jié)束語(yǔ)
客戶(hù)使用GD5000高壓矢量變頻器來(lái)改造第一座壓榨機(jī)的預(yù)榨輥，并沒(méi)有全部改造壓榨輥。采用變頻器驅(qū)動(dòng)壓輥具有轉(zhuǎn)矩大、效率高、噪音非常小、榨汁抽出率高等優(yōu)勢(shì)。如果整條壓榨線(xiàn)六座壓榨機(jī)都采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用變頻做同步調(diào)速，壓榨生產(chǎn)線(xiàn)連續(xù)性會(huì)更好，榨糖的效率就會(huì)更高，這將大幅減少蔗渣的糖分，減少資源浪費(fèi)。