GD5000高压矢量变频器在糖厂压榨机上的应用
摘要：本文介绍GD5000高压矢量变频器在泰国某糖厂压榨机上的成功应用。此台高压变频器，主要使用在第一座压榨机喂入预榨辊上，预榨辊的速度控制直接影响到糖厂产量和后续各级压榨机的工作连续性，它是压榨机上的一个关键节点。
一 概述
甘蔗糖厂生产能力，以糖厂每日压榨甘蔗吨数来表示，中国的糖厂一般都在日产量万吨以下较多，而泰国糖厂在万吨以上是普遍性的，甚至达到四万吨以上，所以泰国糖厂压榨机设备都较大，但是泰国糖厂多数设备较落后陈旧，压榨机多数非电动机驱动榨辊，而采用蒸汽机驱动榨辊，效率很低；另外泰国糖厂采集的甘蔗没有中国糖厂干净，含有很多甘蔗叶，富含纤维，增加了压榨机的负荷，降低了产量；因此糖厂多数在前级增加一级预榨辊，来增加产量。
二 甘蔗糖厂压榨工艺
甘蔗糖厂压榨机是压榨法提取甘蔗汁的重要设备。压榨提汁主要设备包括撕解机、压榨机及其驱动装置和相应的输送设备。撕解机由蔗刀及驱动装置组成。压榨机由三个辊子及机架构成。三个辊的压榨机辊被装嵌成三角形，视其所处位置分别称为顶辊、前辊和后辊。顶辊与前、后辊间有一定的间隙，榨辊有环槽。 三个辊的轴端带有传动齿轮或链条相连，由电动机、汽轮机或蒸汽机经减速装置驱动顶辊,从而使三个榨辊以相同的速度转动，压榨生产流程如图1。
甘蔗压榨提汁原理主要是将甘蔗撕解成细丝状蔗料，送入压榨机，使充满蔗汁的甘蔗细胞壁受到压榨机压力而破裂，同时排出蔗汁；借助于渗浸系统将从压榨机排出，开始膨胀的蔗渣进行加热水或稀汁渗浸，以稀释细胞内的糖分，再送到下一座压榨机压榨，经过多级压榨，抽出更多的蔗汁。
图2压榨机组 图3压榨机榨辊
处理甘蔗的能力与压榨机座数、甘蔗破碎度、压榨辊直径与长度、辊子转速、甘蔗纤维成份和对糖分抽出的要求等因素有关。通常，糖厂采用4～6座压榨机组成压榨机列，亦有采用2列、3列，以适应生产的需要。
三GD5000矢量高压变频器在压榨机的作用
泰国某糖厂是采用六座压榨机，全部采用旧式蒸汽机驱动榨辊，由于蒸汽压力波动较大，转矩不稳定，加上经撕解机输送过来的丝状甘蔗纤维量不是恒定的，有时多有时少，造成压榨过程中负荷大幅波动影响到蔗糖的抽出率，使生产效率降低，并影响到糖产量。糖厂为了提高生产效率和蔗糖抽出率，在第一座压榨机前端加入了一级预榨辊，预榨辊的作用是使富含甘蔗汁的蔗料排出蔗汁，使后级更易压榨。由于预榨辊压榨的甘蔗硬度较大，电机转矩特性要好于蒸汽机，所以预榨辊多采用高压电机驱动。
此次采用具有高转矩的英威腾矢量高压变频器GD5000做调速，用后级蒸汽驱动的压辊编码器反馈的速度信号，来控制预榨辊的高压变频器速度和撕解机过来的送料机速度，达到联动调速，这样大幅度提高了压榨机负荷的稳定性，并且保证后级压榨机连续生产，避免了后级压榨机因速度不均造成塞料而停机。
图4英威腾高压变频器 图5高压电机
四 控制原理
高压变频器主要使用在第一座压榨机的预榨辊的高压电机上，预榨辊是榨料的喂入处，它的速度快慢直接影响到产量，但是速度过快又会造成后级蒸汽驱动的压辊速度跟不上来，会造成榨料堵塞在后级落料槽里，如果速度太慢又影响到产量，因此预榨辊的速度必须等于后级蒸汽驱动的榨辊速度，另外，后级蒸汽驱动的榨辊速度是由蒸汽压力决定的，蒸汽压力波动又很大，不好控制，因此采用由后级速度来调节前级预榨辊的速度，时刻跟随后级速度变化，使压榨机实现了产量的最大化。
在后级榨辊安装一个差分式编码器，把编码器测得的速度信号送到集控柜的PLC，通过PLC变换成0-10V信号传给高压矢量GD5000变频器，作为给定频率信号来驱动预榨辊高压电机，这样就保证了预榨辊的速度时刻跟随后级速度变化而变化。
五 改造后效果
该糖厂使用英威腾高压GD5000矢量变频器驱动预榨辊电机后，整条压榨生产线运转变得非常顺畅，很少因塞料停机，明显提高了生产率。另外，变频器采用矢量控制，相对用蒸汽驱动转矩较大，可以使含有丰富蔗汁并且硬度较高的蔗纤维快速压出大部分的蔗汁，减轻了后级负荷，提高了蔗汁的抽出率，提高了甘蔗糖产量，使糖厂产生了很大的经济效益。
六 结束语
客户使用GD5000高压矢量变频器来改造第一座压榨机的预榨辊，并没有全部改造压榨辊。采用变频器驱动压辊具有转矩大、效率高、噪音非常小、榨汁抽出率高等优势。如果整条压榨线六座压榨机都采用电机驱动，用变频做同步调速，压榨生产线连续性会更好，榨糖的效率就会更高，这将大幅减少蔗渣的糖分，减少资源浪费。