基于永磁调速装置的除尘风机系统的设计与实现

迁安首信自动化信息技术有限公司 田 超

基于永磁调速装置的除尘风机系统的设计与实现

迁安首信自动化信息技术有限公司 田 超

针对传统除尘风机系统存在耗能高和自动化程度低等缺点，设计了一种基于永磁调速装置，西门子PLC等现代控制技术的除尘风机系统。本文简单介绍了永磁调速装置的工艺原理，着重分析了除尘风机系统的控制结构，控制系统的硬件、软件设计等。现场实际运行表明该系统节能、自动化程度高、运行稳定。

永磁调速 PL 节能

除尘风机是一种大型除尘设备，已经广泛应用于冶金、石化等工业领域。传统的除尘风机大多直接通过大型电机驱动，控制多采用手动控制或者继电器，耗能大，生产效率低，工人操作也很不方便。近年来，永磁调速装置、PLC的联合使用对减少除尘风机能耗，提高自动化程度，对其稳定运行起到了重要作用。基于此，本文采用永磁调速装置，西门子PLC等现代控制技术设计了一种除尘风机系统，该系统能耗低、自动化程度高、运行稳定。

一、永磁调速装置的工艺原理

永磁调速装置是在永磁耦合器的基础上加入调节机构，实现调速节能目的的一种调速机械。永磁调速器的基本结构主要由两部分组成：一部分是安装在负载侧（除尘风机）的永磁转子；另一部分是安装在动力侧（电机）的导体转子，导体转子和永磁转子可以自由独立旋转，当动力侧的导体转子旋转时，导体转子和永磁转子产生相对运动，导体转子在磁场中切割磁力线从而产生涡电流，涡电流产生感应磁场与永磁体相互作用，产生扭矩，从而带动负载旋转工作。永磁转子和导体转子之间没有任何机械连接，存在气隙，永磁调速就是通过调节永磁转子与导体转子之间气隙的大小控制传递扭矩的大小，从而获得可调节，可控制、可重复的负载转速，达到减速节能的效果。

二、除尘风机系统的控制

1.为了丰富和完善除尘风机的控制功能，减少能耗，切实提高设备的自动化水平和稳定性能，要求除尘风机具有以下功能：

（1）驱动除尘风机的电机具有启动、停止，急停、提速、降速的功能。

（2）永磁调速装置可以让除尘风机在0-960r/min任意转速进行调节，风机转速的调节即可在主控室内画面上进行调节也可以在现场进行手动调节（永磁调速执行器上直接调节）。

（3）连锁控制由PLC400主站控制，永磁调速装置的各检测信号和控制设备信号由PLC300控制。PLC400系统与300系统间的通讯依靠的是西门子公司的OLM模块，完成控制信号及数据的高速传递与交换。

2.控制系统的结构设计

安装在系统各个部位的检测仪表向PLC反馈现场的各种检测信号，行程开关和操作台上的按钮向PLC发送各种控制信号，PLC按预先编写的程序进行逻辑计算并且输出相应的逻辑控制功能，从而使系统按照既定的工艺要求顺利进行工作。

（1）控制系统关键硬件的配置

①永磁调速装置的配置

本系统采用了美国麦格钠公司生产的永磁调速装置（ASD）WH-2500，通过上级PLC传递的4～20mA的电流信号控制ASD调解除尘风机的转速，在满足现场工艺需要的同时还大量节约了能源。该装置还配备有水箱、水泵和板式换热器，ASD轴承的稀油润滑采用循环式油箱溢流润滑。

②西门子PLC的选型

根据除尘风机系统的工艺原理，结合ASD实际需要的模块点数，本着节约成本的设计原则，选择西门子S7-300系列PLC中性价比较高的6ES7 331-7KF02-0AB0（AI，8路，多种信号），6ES7332-5HF00-0AB0(AO，8路， 多 种 信 号)，6ES7321-1FH00-0AA0（DI，220V电 16点 ），6ES7322-1BH01-0AA0（DO，16点）作为永磁调速装置的基站。通过6GK1 503-2CB00（PROFIBUSOLM/G11，1个RS485接口，两个BFOC）与除尘风机400主站进行通讯。

3.ASD控制系统的软件设计

（1）西门子PLC程序的设计

ASD控制系统的编程软件采用STEP7_V5.5，主要实现的逻辑控制功能有：操作台按钮的触发响应；兑铁、炼钢，出钢时除尘风机实现自动高速，其余时间低速运转；ASD各种模拟参数的反馈；与除尘风机400主站实现通讯。

一般情况下，在编写程序解决较复杂的问题时，为了使整个程序结构清晰明了，通常根据程序要实现的主要功能，将程序划分为若干个相对独立的部分，使其中每个部分解决一个较小的功能。所以，该程序的设计亦可采用模块化的程序设计。

（2）上位画面的设计

ASD控制系统的画面采用INTOUCH10.0创建的。主要实现的逻辑控制功能有：除尘风机系统的各种远程操作；除尘风机系统的各种参数检测。

四、结束语

经过设计，永磁调速装置成功安装在了迁钢—炼钢5#除尘风机上，迁钢一炼钢目前有四台风机是直接由电机驱动的，通过一年多的实际使用，对比数据发现减少了机械振动量的80%左右，能耗和维护工作量减少一半以上，因设备维护维修的费用、停工损失等大大降低。

[1]齐从谦，王士兰编.PLC技术及应用[M].北京:机械工业出版社，2000

[2]阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].北京:清华大学出版社，2003

[3]陈立定.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社，2003

ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0257