粉碎機是糧食加工工廠中的一種常見設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各類大米、面粉和飼料加工工廠。粉碎機的生產(chǎn)控制有以下兩個特點：首先，隨著現(xiàn)代糧食加工工廠的規(guī)模不斷擴大，粉碎機的產(chǎn)量越做越大，從而其電機的功率也越來越大。大功率的電動機在啟動時必定會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，降低從變壓器開始的低壓配電系統(tǒng)的負載能力。其次，粉碎機在日常生產(chǎn)中為充分利用錘片，使錘片兩邊磨損均勻，通常需要控制電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)動方向需與粉碎機進料撥斗方向相匹配。因此，綜合以上特點，選擇合適的控制方式，使粉碎機啟動平穩(wěn)、對電網(wǎng)影響小、運行可靠又經(jīng)濟實用，值得設(shè)計人員斟酌。
1、為何采用軟啟動器一拖三的控制方式
    糧食行業(yè)中大功率電動機，大多數(shù)都是采用傳統(tǒng)的啟動方式，以星三角降壓啟動和自耦降壓啟動最為常見，這兩種方式投資較小但啟動時對電網(wǎng)沖擊較大。軟啟動器是一種以半導(dǎo)體元件為核心的智能型產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的啟動方式相比較，具有啟動電流小、對電網(wǎng)影響小、對設(shè)備機械沖擊小、啟動過程平緩、內(nèi)置有豐富的檢測和保護功能，有良好的節(jié)電效益等優(yōu)點，近年來在糧食行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。常規(guī)的軟啟動器的應(yīng)用大多是“一拖一”的形式，即一臺軟啟動器啟動一臺電機，再加上正反轉(zhuǎn)的配置，工程投資成本較高。以一個“1000 t/d玉米半干法脫胚工廠”為例，工藝設(shè)計采用了3臺粉碎機，每臺250 kW，兩用一備。要求粉碎機空載啟動，電機能夠正反轉(zhuǎn)控制，啟動完成后喂料系統(tǒng)開始正常工作，喂料設(shè)備根據(jù)粉碎機的負載情況自動調(diào)節(jié)喂料流。因此，筆者考慮是否可以采用一臺軟起器，分別啟動3臺大功率電動機，達到既能利用軟啟動器的優(yōu)點又經(jīng)濟實用減少投資的目的。
    通過對比一下各種啟動方式在設(shè)備配置、投資成本和使用效果等方面的情況（見表1），除去相同配置（如每個網(wǎng)路的斷路器、互感器、熱繼電器等），表1中列舉的設(shè)備配置為不同啟動方式的差異配置，投資成本也是差異配置的成本。
    由表1可以看出，僅比較成本，星三角降壓啟動方式最低，但該方式對電網(wǎng)沖擊較大，故比較綜合投資成本和使用效果，針對上述工程需求，對于大功率的粉碎機，筆者選擇軟啟動一拖三控制方式，既利用了軟啟動器啟動平穩(wěn)的特點，又減少了投資成本，是一個比較合適的控制方案。
2、如何實現(xiàn)軟啟動器一拖三的控制方式
    在上述工程中，筆者選用了400 V級，250 kW智能軟起器，選用ABB品牌，型號：PSTB570 - 600- 70，適用于常規(guī)250 kW電動機啟動。
    “一拖三”軟啟動器控制系統(tǒng)具體原理圖如圖1、圖2所示，假設(shè)3臺粉碎機電機編號分別為205M、206M和207M，主電路中由1個軟啟動器、11個接觸器、還有3組互感器組成。其中，接觸器PSKMZ、PSKMF分別控制軟啟動器正轉(zhuǎn)啟動和反轉(zhuǎn)啟動，選擇接觸器205KM、206KM和207KM用于確定啟動哪臺電機，而接觸器205KMZ/F、206KMZ/F和207KMZ/F分別作為3臺電機啟動完成后的正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)旁路接觸器，使電機接入電網(wǎng)，投入正常工作。
    3組互感器是用來監(jiān)測3個電動機的工作電流，以實現(xiàn)電路的過載保護，當(dāng)電機過載時切斷電機的控制回路電源，使電機停止運行。
    控制回路圖中，本文以205M電機的啟動控制為例，其余兩臺電機啟動、工作過程類似。205PKA1和205PKA2觸點是由可編程控制器(PLC)的輸出觸點，分別是電機的啟動信號和停止信號。當(dāng)手自動選擇開關(guān)處于自動位置時，PLC給出205M電機啟動信號，205PKA1觸電閉合然后接觸器205KM吸合，205KM觸點接通，由粉碎機進料撥斗的行程開關(guān)觸點c20ss03和205SQ4)決定，205M本次啟動是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。進料撥斗的方向，由車間生產(chǎn)人員在現(xiàn)場根據(jù)錘片磨損情況確定。如果進料撥斗采用自控設(shè)備（電動元件或氣動元件）進行驅(qū)動，我們可以讓生產(chǎn)控制系統(tǒng)根據(jù)錘片運行的時間、粉碎品種的容重、產(chǎn)量等條件進行整合，自動判斷和控制進料撥斗的狀況，避免操作人員的惰性失誤和經(jīng)驗不足造成對設(shè)備的損傷。同時，我們可以間接地為設(shè)備制造廠商提供錘片實際運行的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以利于在材質(zhì)、形狀、運行環(huán)境等方面的研究和改進，這是車間管理信息化系統(tǒng)(MES)的一個功能和研究方向，本文不再深入討論。我們假設(shè)反轉(zhuǎn)行程觸點接通（正轉(zhuǎn)情況同理可推），本次啟動為反轉(zhuǎn)啟動，反轉(zhuǎn)啟動繼電器205KAF吸合，控制回路圖1中205KAF觸點閉合，軟啟動器反轉(zhuǎn)啟動器PSKMF線圈吸合，軟啟動器主電路接通，同時控制回路圖2中PSKMF觸點閉合，繼電器205KAS線圈吸合，電機啟動一段時間，運行電流達到正常范圍后，軟啟動器輸出啟動完成信號，旁路繼電器PSKA2線圈吸合，圖2中PSKA2觸點閉合，反轉(zhuǎn)旁路接觸器205KMF線圈吸合，電機切換到旁路正常運行，啟動完成，同時205KAR吸合從而切斷軟啟動器主回路和控制信號，軟啟動器停止運行。
    在電機啟動時，為了避免同一時間啟動多臺電機，產(chǎn)生不必要的大電流，導(dǎo)致故障，所以回路中的3個選擇用接觸器(205KM、206KM和207KM)線圈設(shè)計有互鎖電路，確保“一拖三”的穩(wěn)定運行；同時在電機啟動和運行中，為了明確區(qū)分正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，在控制正反轉(zhuǎn)的接觸器(PSKMZ和PSKMF，205KMZ和205KMF)和中間繼電器(205KAZ和205KAF)線圈回路中也設(shè)計有互鎖電路。
    另外，在電機處于手動控制時，啟動按鈕只有在軟啟動器前次啟動過程結(jié)束一段時間以后，才能再次工作，這是因為軟啟動器啟動了大功率電機后需要冷卻，才能繼續(xù)啟動下一臺電機，這個由斷電延時繼電器實現(xiàn)。當(dāng)選擇自動控制時，可由PLC的程序保證冷卻時間。
    鑒于粉碎機控制的特殊性，回路圖中還有L些安全性配置，不同廠家的產(chǎn)品可能略有差異，這里不再敘述，可參考具體產(chǎn)品說明書進行設(shè)計。
3、實際效果
    ABB軟啟器“一拖三”控制系統(tǒng)，使用兩年來，一直都沒有發(fā)生過故障。采用這種“一拖三”的方案既穩(wěn)定、可靠、節(jié)能，又很好地降低了投資設(shè)備的成本，不需要每臺大功率電機都單獨配備啟動器，給客戶帶來較好的經(jīng)濟效益。


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