糖是純天然產(chǎn)品，在德國(guó)它由甜菜提取而來(lái)，甜菜是為數(shù)不多可以直接以糖的形式儲(chǔ)存能量的植物之一。這種含糖植物在秋季收獲，然后糖廠從甜菜中將糖溶解出來(lái)，使之與非糖物質(zhì)分離并結(jié)晶，總部位于Braunschweig的Nordzucker股份公司是歐洲領(lǐng)先的糖生產(chǎn)商之一。
![制糖間有四個(gè)<a title=]()
離心機(jī)站，配備著周期性和連續(xù)運(yùn)行式的糖離心機(jī)。在甜菜收割期間，離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)處于很高的負(fù)荷下" src="https://img.vogel.com.cn/2019/03/25/5c984d47e2efa.png"/>
制糖間有四個(gè)離心機(jī)站，配備著周期性和連續(xù)運(yùn)行式的糖離心機(jī)。在甜菜收割期間，離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)處于很高的負(fù)荷下
Nordzucker的大型糖加工廠坐落在Uelzen，這家糖廠成立于1883年，直至今天它仍然是歐洲最現(xiàn)代化的糖廠之一，這里生產(chǎn)的糖大約50%用于零售，Uelzen由此也成為家用包裝糖和特種糖的生產(chǎn)中心。在甜菜收割季節(jié)，會(huì)以其為原料生白糖以及棕色和白色的茶糖，而副產(chǎn)品則有糖漿、糖粒、壓榨甜菜渣和碳酸鈣泥渣(鈣肥)。
![圖1 在BMA B1750型離心機(jī)上使用了再生式<a title=]()
變頻器ACS880-17" src="https://img.vogel.com.cn/2019/03/25/5c984d4881b63.png"/>
圖1 在BMA B1750型離心機(jī)上使用了再生式變頻器ACS880-17
在多級(jí)糖生產(chǎn)工序中，糖離心機(jī)起著核心作用，因?yàn)樵陔x心機(jī)內(nèi)結(jié)晶糖與粘附的糖漿分離，在Uelzen工廠的制糖車(chē)間中排放著三十多臺(tái)采用周期性或連續(xù)工作的離心機(jī)，在四個(gè)離心機(jī)站之一、用于白糖生產(chǎn)的離心機(jī)站2中，配備著B(niǎo)MA B1750型周期性離心機(jī)，它們由再生式ABB工業(yè)驅(qū)動(dòng)器控制，其中三臺(tái)離心機(jī)是最新一代的ACS880-17，離心機(jī)電機(jī)是來(lái)自ABB的M3BP系列中8極IE2過(guò)程電機(jī)。
圖2 Uelzen工廠中擺放的ACS880-17型變頻器機(jī)柜
高性能的變頻器和發(fā)動(dòng)機(jī)
使用離心機(jī)時(shí)，變頻器和電機(jī)承受了極大的壓力，電機(jī)需要在15～20?s內(nèi)保持最大扭矩，以便將批料加速至1000?r/min左右的最大轉(zhuǎn)速，在此過(guò)程中離心機(jī)內(nèi)的糖漿與糖晶體得以分離，然后進(jìn)行清洗，接下來(lái)電機(jī)要盡可能快地制動(dòng)離心機(jī)以便排空和重新加載、填充、加速、旋轉(zhuǎn)、減速、排空以及清洗，在白糖站2中采用這種方式每小時(shí)可完成22批次的生產(chǎn)。
生產(chǎn)糖是一項(xiàng)季節(jié)性很強(qiáng)的工作，在工廠處理甜菜的近三個(gè)月內(nèi)，所有過(guò)程都必須無(wú)故障地順利進(jìn)行，所謂的甜菜收割季節(jié)通常始于9月中旬，可以持續(xù)到來(lái)年的1月，在這個(gè)極端繁忙的時(shí)期，糖廠全天候加工處理交付的甜菜，在甜菜收割期間，Uelzen工廠的甜菜日平均加工量達(dá)到了大約18429?t。
對(duì)變頻器與電機(jī)要求高
Haiko May是工廠的電工，他的職責(zé)范圍涵蓋了所有的自動(dòng)化技術(shù)，其中也包括變頻器和電機(jī)。他列舉了對(duì)糖離心機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求：“變頻器必須能夠快速啟動(dòng)和停止，而且不會(huì)過(guò)熱，這點(diǎn)對(duì)于電機(jī)同樣也不例外，生產(chǎn)過(guò)程中它們都不允許出現(xiàn)任何狀況。”
他還提到了另一個(gè)挑戰(zhàn)：“我們這里的甜菜收割季節(jié)要持續(xù)120～130天，糖廠內(nèi)的溫度非常高，環(huán)境溫度達(dá)到了30～40℃，與通常的標(biāo)準(zhǔn)使用情況相比，變頻器和電機(jī)在此期間的壓力會(huì)更大。”
回收制動(dòng)能量
ACS880-17型變頻器機(jī)柜裝置專(zhuān)為離心機(jī)的250 kW電機(jī)設(shè)計(jì)，通過(guò)再生功能，電機(jī)的制動(dòng)能量被反饋到驅(qū)動(dòng)器并輸入供電網(wǎng)絡(luò)，由此制動(dòng)能量就不會(huì)被當(dāng)做廢熱損失掉，與其他制動(dòng)技術(shù)(如機(jī)械制動(dòng)和電阻制動(dòng))相比，ACS880-17明顯可以節(jié)省更多能源。Haiko May解釋說(shuō)：“變頻器的再生功能對(duì)于電動(dòng)制動(dòng)是必要的，否則就會(huì)需要像過(guò)去一樣的大型制動(dòng)電阻器，它將所有能量燃燒成熱量，而這又需要額外的冷卻設(shè)備來(lái)冷卻。”
圖3 ACS880-17裝置在德國(guó)首次用于周期性的離心機(jī)
2016～2017年的甜菜收割季節(jié)開(kāi)始之前，從ACS800過(guò)渡到ACS880系列的試點(diǎn)項(xiàng)目中，BMA對(duì)變頻器進(jìn)行了安裝和調(diào)試，這是德國(guó)市場(chǎng)上首次使用工業(yè)驅(qū)動(dòng)器ACS880作為離心機(jī)驅(qū)動(dòng)器。ACS880-17滿足了專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)糖離心機(jī)運(yùn)行時(shí)的極高工作安全要求，工業(yè)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的安全功能“安全力矩關(guān)閉”(STO)，能夠安全地將機(jī)器轉(zhuǎn)換到無(wú)扭矩狀態(tài)或防止突然啟動(dòng)，但在使用大型糖離心機(jī)時(shí)，這種保護(hù)還不夠，如果操作人員被困在機(jī)器中，只有STO功能時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很高，離心機(jī)仍然可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)很長(zhǎng)時(shí)間。
在Uelzen工廠，可選擇的安全功能模塊FSO-12擴(kuò)展了變頻器的安全功能，插件模塊被安裝在變頻器中并在此接線，在緊湊型模塊中提供典型的安全功能，如“安全停止1”(SS1)、“安全制動(dòng)控制”(SBC)和“安全限速”(SLS)。
ACS880-17的可靠性在繁忙的季節(jié)性生產(chǎn)中得以證實(shí)，另外它還有一點(diǎn)也令人十分滿意，Haiko May表示：“ABB變頻器便于操作，所有內(nèi)容都以文本形式清晰顯示在控制面板菜單中。”每臺(tái)離心機(jī)都配備著單獨(dú)的控制器，可自行監(jiān)控，控制器和變頻器之間以及控制系統(tǒng)相互之間的通訊借助Profibus-DP完成。
制糖間和離心機(jī)站由ABB的800xA控制系統(tǒng)監(jiān)控，它是Uelzen工廠中兩個(gè)控制系統(tǒng)之一，系統(tǒng)800xA還可作為甜菜洗滌、提取和干燥的上一級(jí)控制器。“我們已在整個(gè)設(shè)備區(qū)域分別設(shè)置了相應(yīng)的過(guò)程控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)由一個(gè)控制臺(tái)集中控制。”Haiko May說(shuō)。
