一、前言
破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门。目前常用碎石机械有鄂式破碎机、反击式破碎机、风选式粉碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、辊式破碎机、复合式破碎机等。
破碎机费用在选矿厂中的消耗比较高，一般占选矿厂总成本的40％～60％，因此，提高破碎机的生产效率，降低单位能耗，减少成本，采用高效节能破碎设备是矿山的主要手段。
二、破碎机变频改造的必要性
此台破碎机由两台200kw的异步电机通过皮带连接拖动同一个转子轴，原控制系统采用星三角启动，工频运行，启动冲击电流大，容易引起电网波动，同时造成了很大的机械冲击和磨损，导致电机的使用寿命大大降低，维护工作量较大，直接影响了生产效率；且原控制系统的电机一直工频运行，无法通过调整电机的转速以适应不同矿石的破碎要求。针对以上这些问题，对原系统进行变频改造。
三、PI9000变频器在破碎机上的应用
要加工的物料先由振动给料机均匀地送到颚式破碎机进行粗碎，粗碎后的物料由输送机送入到细碎机进行进一步破碎，细碎后的物料被输送到振动筛进行筛分，达到成品粒度要求的物料由成品输送带输出即为成品；未达到成品粒度要求的物料从振动筛返回细碎机重新加工，形成闭路多次循环。成品粒度可按用户的需求进行组合和分级。
生产线的流程大致为：（料仓）——给料机——粗碎（颚式破碎机）——细碎（反击式破碎机或圆锥式破碎机）——振动筛——（成品）。
图1破碎机应用现场图片
图2 PI9000矢量变频器应用现场近景
(一)项目基本介绍
项目名称：破碎机变频改造
破碎机机构：200kW变频电机 2台 （380V，1470rpm，50Hz，360A）
(二)选择PI9000矢量控制变频器的必要性
1、具有自动加减速功能，可实现电机平滑启动，机械冲击小，减少维护保养费用，减小了对电网的冲击；
2、具有精确的转速控制能力，用户可根据材料和所需出料粒度调节合适的速度，变频控制破碎机的输出力矩随着负载变化而改变，有效地提高效率；
3、节能，根据所破碎的材料来调节电机转速，提高效率，节约电能；
4、变频器保护功能齐全，可实现过压、过流、欠压、过载、短路等保护功能，确保电机稳定运行, 并可减少振动、冲击及噪音，提供良好工作环境等。
(三)变频器的选型
1、变频器的选择及控制方案
由于破碎机负载不恒定，随着破碎对象的大小变化、喂料多少负载跳跃幅度很大，要求变频器启动转矩大，过流能力强，因此变频器的功率选择上要比电机大一档。本方案采用两台220kw变频器带两台200kw电机，因两台电机带载同一个轴，同轴联动，要求两台电机的转速保持一致，对转速的精度要求较高，若两台电机转速不一致会出现一台电机速度快，一台速度慢，速度快的电机会拖着速度慢的旋转，很容易出现过电流报警，而速度慢的电机因存在转差，使其处于再生发电状态，导致变频器出现过电压报警；为避免报警，此方案中两台PI9330 220G3变频器通过外部端子同时启动，并且采用直流共母线技术，很好的解决了这个问题,变频控制系统启动平稳，运行电流稳定。
根据以上变频器选型原则，破碎机变频改造用的器件选型清单如下：
|
机械设备 |
变频器 |
数量 |
|
破碎机 |
PI9330 220G3 |
2台 |
表1破碎机用变频器选型清单
2、变频器端子接线图
破碎机用变频器的主回路及控制回路端子的连接电路图如下：
图3 破碎机变频改造原理图
设置启动和停止按钮各一个。其中用到数字输入端1、3，继电器输出1和2。其中输入端子DI1定义为正转，DI1 与COM接通时，电动机作正转运行。按下停止按钮时电机停止运行。DI3设置为三线制运行方式。变频器中的F1组参数按照下表进行相对应的设置。当变频器发生故障时继电器输出1（常闭）动作，该信号控制传送皮带交流接触器的工作，当有故障发生时，停止所有皮带机进料机构的动作。
(四)参数设置
|
序号 |
功能标号 |
功能名称 |
设置值 |
备注 |
|
1 |
F0.11 |
命令源选择 |
1 |
端子台控制 |
|
2 |
F1.00 |
DI1端子功能 |
1 |
正转 |
|
3 |
F1.02 |
DI3端子功能 |
3 |
三线制运行 |
|
4 |
F1.10 |
端子命令方式 |
2 |
三线制运行方式1 |
|
5 |
F0.13 |
加速时间 |
90s |
实际工艺要求进行设置 |
|
6 |
F0.14 |
减速时间 |
90s |
|
|
7 |
F2.02 |
继电器输出1 |
2 |
故障输出 |
|
8 |
F2.05 |
继电器输出2 |
1 |
变频器运行 |
|
9 |
F3.07 |
停车方式 |
1 |
自由停车 |
表二 PI9000变频器主要参数表
四、破碎机应用PI9000变频调速后的效果
破碎机进行变频改造后效果良好，具备以下优点：
1、提高破碎工作效率
变频控制系统具有精确的转速控制能力，使电机的转矩输出与负载相匹配。用户可根据材料和所需出料粒度调节合适的速度，变频控制破碎机的输出力矩随着负载变化而改变，有效地提高了工作的效率。
2、节约能源
变频器控制破碎机与传统控制的破碎机比较，能源节约是最有实际意义的。根据所破碎的材料来调节电机转速工况是经济的运行状态。
3、延长破碎机的使用寿命
变频器有效的将启动电流的峰值减少到最低程度，延长破碎电机的使用寿命。
4、防止电机损坏
变频器具有很好的过流保护功能，如出现设备卡料或设备缺润滑油导致电机负载过重，变频器的保护功能可以对电机进行有效保护，防止其过载烧坏。
五、总结
从PI9000变频器在该客户破碎机上的实际应用来看，该变频器能平稳调速，控制精确，有效保证破碎机安全、稳定地运行，系统生产效率得到了极大提高，同时方便操作，易于维护，为客户节约了运行成本，提高了工作效率，值得广泛推广和使用。
