一、前言
破碎機(jī)廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學(xué)工業(yè)等眾多部門。目前常用碎石機(jī)械有鄂式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、風(fēng)選式粉碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、復(fù)合式破碎機(jī)等。
破碎機(jī)費(fèi)用在選礦廠中的消耗比較高，一般占選礦廠總成本的40％～60％，因此，提高破碎機(jī)的生產(chǎn)效率，降低單位能耗，減少成本，采用高效節(jié)能破碎設(shè)備是礦山的主要手段。
二、破碎機(jī)變頻改造的必要性
此臺破碎機(jī)由兩臺200kw的異步電機(jī)通過皮帶連接拖動同一個轉(zhuǎn)子軸，原控制系統(tǒng)采用星三角啟動，工頻運(yùn)行，啟動沖擊電流大，容易引起電網(wǎng)波動，同時(shí)造成了很大的機(jī)械沖擊和磨損，導(dǎo)致電機(jī)的使用壽命大大降低，維護(hù)工作量較大，直接影響了生產(chǎn)效率；且原控制系統(tǒng)的電機(jī)一直工頻運(yùn)行，無法通過調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同礦石的破碎要求。針對以上這些問題，對原系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。
三、PI9000變頻器在破碎機(jī)上的應(yīng)用
要加工的物料先由振動給料機(jī)均勻地送到顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎，粗碎后的物料由輸送機(jī)送入到細(xì)碎機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步破碎，細(xì)碎后的物料被輸送到振動篩進(jìn)行篩分，達(dá)到成品粒度要求的物料由成品輸送帶輸出即為成品；未達(dá)到成品粒度要求的物料從振動篩返回細(xì)碎機(jī)重新加工，形成閉路多次循環(huán)。成品粒度可按用戶的需求進(jìn)行組合和分級。
生產(chǎn)線的流程大致為：（料倉）——給料機(jī)——粗碎（顎式破碎機(jī)）——細(xì)碎（反擊式破碎機(jī)或圓錐式破碎機(jī)）——振動篩——（成品）。
圖1破碎機(jī)應(yīng)用現(xiàn)場圖片
圖2 PI9000矢量變頻器應(yīng)用現(xiàn)場近景
(一)項(xiàng)目基本介紹
項(xiàng)目名稱：破碎機(jī)變頻改造
破碎機(jī)機(jī)構(gòu)：200kW變頻電機(jī) 2臺 （380V，1470rpm，50Hz，360A）
(二)選擇PI9000矢量控制變頻器的必要性
1、具有自動加減速功能，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)平滑啟動，機(jī)械沖擊小，減少維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，減小了對電網(wǎng)的沖擊；
2、具有精確的轉(zhuǎn)速控制能力，用戶可根據(jù)材料和所需出料粒度調(diào)節(jié)合適的速度，變頻控制破碎機(jī)的輸出力矩隨著負(fù)載變化而改變，有效地提高效率；
3、節(jié)能，根據(jù)所破碎的材料來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高效率，節(jié)約電能；
4、變頻器保護(hù)功能齊全，可實(shí)現(xiàn)過壓、過流、欠壓、過載、短路等保護(hù)功能，確保電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行, 并可減少振動、沖擊及噪音，提供良好工作環(huán)境等。
(三)變頻器的選型
1、變頻器的選擇及控制方案
由于破碎機(jī)負(fù)載不恒定，隨著破碎對象的大小變化、喂料多少負(fù)載跳躍幅度很大，要求變頻器啟動轉(zhuǎn)矩大，過流能力強(qiáng)，因此變頻器的功率選擇上要比電機(jī)大一檔。本方案采用兩臺220kw變頻器帶兩臺200kw電機(jī)，因兩臺電機(jī)帶載同一個軸，同軸聯(lián)動，要求兩臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持一致，對轉(zhuǎn)速的精度要求較高，若兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致會出現(xiàn)一臺電機(jī)速度快，一臺速度慢，速度快的電機(jī)會拖著速度慢的旋轉(zhuǎn)，很容易出現(xiàn)過電流報(bào)警，而速度慢的電機(jī)因存在轉(zhuǎn)差，使其處于再生發(fā)電狀態(tài)，導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)過電壓報(bào)警；為避免報(bào)警，此方案中兩臺PI9330 220G3變頻器通過外部端子同時(shí)啟動，并且采用直流共母線技術(shù)，很好的解決了這個問題,變頻控制系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，運(yùn)行電流穩(wěn)定。
根據(jù)以上變頻器選型原則，破碎機(jī)變頻改造用的器件選型清單如下：
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機(jī)械設(shè)備 |
變頻器 |
數(shù)量 |
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破碎機(jī) |
PI9330 220G3 |
2臺 |
表1破碎機(jī)用變頻器選型清單
2、變頻器端子接線圖
破碎機(jī)用變頻器的主回路及控制回路端子的連接電路圖如下：
圖3 破碎機(jī)變頻改造原理圖
設(shè)置啟動和停止按鈕各一個。其中用到數(shù)字輸入端1、3，繼電器輸出1和2。其中輸入端子DI1定義為正轉(zhuǎn)，DI1 與COM接通時(shí)，電動機(jī)作正轉(zhuǎn)運(yùn)行。按下停止按鈕時(shí)電機(jī)停止運(yùn)行。DI3設(shè)置為三線制運(yùn)行方式。變頻器中的F1組參數(shù)按照下表進(jìn)行相對應(yīng)的設(shè)置。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)繼電器輸出1（常閉）動作，該信號控制傳送皮帶交流接觸器的工作，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，停止所有皮帶機(jī)進(jìn)料機(jī)構(gòu)的動作。
(四)參數(shù)設(shè)置
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序號 |
功能標(biāo)號 |
功能名稱 |
設(shè)置值 |
備注 |
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1 |
F0.11 |
命令源選擇 |
1 |
端子臺控制 |
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2 |
F1.00 |
DI1端子功能 |
1 |
正轉(zhuǎn) |
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3 |
F1.02 |
DI3端子功能 |
3 |
三線制運(yùn)行 |
|
4 |
F1.10 |
端子命令方式 |
2 |
三線制運(yùn)行方式1 |
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5 |
F0.13 |
加速時(shí)間 |
90s |
實(shí)際工藝要求進(jìn)行設(shè)置 |
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6 |
F0.14 |
減速時(shí)間 |
90s |
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7 |
F2.02 |
繼電器輸出1 |
2 |
故障輸出 |
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8 |
F2.05 |
繼電器輸出2 |
1 |
變頻器運(yùn)行 |
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9 |
F3.07 |
停車方式 |
1 |
自由停車 |
表二 PI9000變頻器主要參數(shù)表
四、破碎機(jī)應(yīng)用PI9000變頻調(diào)速后的效果
破碎機(jī)進(jìn)行變頻改造后效果良好，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
1、提高破碎工作效率
變頻控制系統(tǒng)具有精確的轉(zhuǎn)速控制能力，使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出與負(fù)載相匹配。用戶可根據(jù)材料和所需出料粒度調(diào)節(jié)合適的速度，變頻控制破碎機(jī)的輸出力矩隨著負(fù)載變化而改變，有效地提高了工作的效率。
2、節(jié)約能源
變頻器控制破碎機(jī)與傳統(tǒng)控制的破碎機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的。根據(jù)所破碎的材料來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。
3、延長破碎機(jī)的使用壽命
變頻器有效的將啟動電流的峰值減少到最低程度，延長破碎電機(jī)的使用壽命。
4、防止電機(jī)損壞
變頻器具有很好的過流保護(hù)功能，如出現(xiàn)設(shè)備卡料或設(shè)備缺潤滑油導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載過重，變頻器的保護(hù)功能可以對電機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)，防止其過載燒壞。
五、總結(jié)
從PI9000變頻器在該客戶破碎機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用來看，該變頻器能平穩(wěn)調(diào)速，控制精確，有效保證破碎機(jī)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，系統(tǒng)生產(chǎn)效率得到了極大提高，同時(shí)方便操作，易于維護(hù)，為客戶節(jié)約了運(yùn)行成本，提高了工作效率，值得廣泛推廣和使用。
