离心机变频控制系统

离心机利用离心力的原理，将液体与固体颗粒分开；或将液体与液体的混合物分开；或将固体中的液体排除甩干；或将固体按密度不同分级。离心机大量应用于石油、化工、制药、食品、选矿、煤炭、水处理、纺织等部门。

离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓。通常电动机躯动转鼓，悬浮液进入转鼓后与转鼓同速旋转，在离心力作用下分离，并分别排出。通常，转鼓转速越高，分离效果也越好。离心分离机的原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力的作用下，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液一固分离；离心沉降是将悬浮液密度不同的成分，在离心力场中迅速沉降分层，实现液一固（或液一液）分离。

离心机的分类如下。

(1)按物料在离心力场中所受的离心力，与物料在重力场中所受到的重力之比值分。可将离心机分为以下几种形式。

①常速离心机：这种离心机的转速较低，直径较大。

②高速离心机：这种离心机的转速较高，一般转鼓直径较小，而长度较长。

③超高速离心机：由于转速很高(50000r/min以上)，所以转鼓做成细长管式。

(2)按操作方式，可将离心机分为以下形式。

①间隙式离心机，其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作，并采用人工、重力或机械方法卸渣，如三足式和上悬式离心机。

②连续式离心机，其进料、分离、洗涤和卸渣等过程，有间隙自动进行和连续自动进行两种方式。

(3)按卸渣方式，可将离心机分为：刮刀卸料离心机、活塞推料离心机、螺旋卸料离心机、离心力卸料离心机、振动卸料离心机和颠动卸料离心机。

(4)按工艺用途，可将离心机分为：过滤式离心机、沉降武离心机、离心分离机。

(5)按安装的方式，还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。

从分离机械的发展来看，数字交流变频器将替代原来的电磁调速、直流调速、液力耦合调速、多速电机，而逐步成为分离机械的主要驱动装置。变频器驱动离心机的转鼓，启动平稳，分离因数可调，彻底克服了传统直流碳刷式离心机噪声大、故障率高、使用寿命短、转速不稳定等缺点，是重力沉降分离设备的更新换代产品。

1．设计要求采用PLC和变频器2SC3409对水泥厂的离心机系统进行控制。

在水泥厂的电杆成型控制过程中，电动机带动钢模旋转产生离心力，混凝土远离旋转中心产生沉降，并分布于杆模四周；当速度继续升高时，离心力使混凝土混合物中的各种材料颗粒沿离心力的方向挤向杆壁四周均匀密实成型。电杆离心成型的工艺步骤分为三步：低速阶段，使}昆凝土分布于钢模内壁四周；中速阶段，防止离心过程混凝土结构受到破坏，向高速阶段短时过渡；高速阶段，将混凝土沿离心力方向挤向内模壁四周，达到均匀密实成型，并排除多余水分。

控制要求如下。

(1)按下合闸按钮，变频器电源接触器KM闭合，变频器通电；按下分闸按钮，变频器电源接触器KM断开，变频器断电。

(2)操作工发出指令，PLC发出指令，变频器由OHz开始提速，提速至固定频率20Hz电动机低速运行。

(3)电动机低速运行2min后，由PLC发出中速指令，变频器的固定频率改为30Hz，电动机以中速运行。

(4)电动机中速运行0.5min后，由PLC发出高速指令，变频器的固定频率改为50Hz，电动机以高速运行，6min工作过程结束。

2．设备、工具和材料准备(1)工具。电工工具1套，电动工具及辅助测量用具等。

(2)仪表。MF-500B型万用表、数字万用表DT9202、5050型兆欧表、频率计、测速表各一个。

(3)器材。三菱FR-A700变频器、电动机、三菱FX2N-48MR.html" target="_blank" title="FX2N-48MR">FX2N-48MR型PLC和编程软件，其他辅助用按钮、交流接触器、导线等若干。

3．操作步骤(1)离心机的变频器控制。

①变频器的选择。变频器的容量应大于负载所需的输出，变频器的容量不低于电动机的容量，变频器的电流大于电动机的电流。离心机是运转速度较高的大惯性负载，在停车时为防止因惯性而产生的回馈制动使泵升电压过高，需加入制动电阻，限制回馈电流，并且将斜坡下降时间设定得长一些。

②变频器调试时需注意的问题。

a．离心机负载启动转矩要求较高，启动非带困难，所以，一定要将变频器的U/f优化设置成自动转矩提升。启动时如果因为瞬间启动电流过大而报警，可以通过电机自辨识的方法来解决。

b．离心机惯性大，减速时如果出现过压报警，可以适当延长减速时间来解决此问题。

(2)根据系统控制要求进行PLC、变频器设计，同时进行系统控制接线。

①PLC的I/O接口分配。

②离心机控制系统PLC参考程序。

③离心机控制系统变频器参数设置。

④离心机控制系统原理。

(3)系统的安装接线及运行调试。

①首先将主、控回路进行连线，并与实际操作中的情况相结合。

②经检查无误后方可通电。

③在通电后不要急于运行，应先检查各电气设备的连接是否正常，然后进行单一设备的逐个调试。

④按照系统要求进行PLC程序的编写并传人PLC内，并进行模拟运行调试，观察输入和输出点是否和要求一致。

⑤按照系统要求进行变频器参数的设置。

⑥对整个系统统一调试，包括安全和运行的稳定性。

⑦在系统正常的情况下，按下合闸按钮，就开始按照控制要求运行调试。根据程序调节模拟量输入，从而调节变频器控制离心机控制系统电动的转速，实现离心机的变频调速自动控制。

(4)注意事项。

①线路必须检查清楚才能通电。

②在系统运行调整中要有准确的实际记录，是否转速变化范围小，运行是否平稳及节能效果如何。

③对运行中出现的故障现象进行准确的描述和分析。

④注意在离心机控制时不得长期超负荷运行，否则，电动机和变频器将过载而停止运行。

⑤在运行过程中要认真观测。