CN104549777A - 超细铝粉生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超细铝粉生产系统，包括：铝水旋风雾化冷却装置，该铝水旋风雾化冷却装置包括：铝水雾化装置、设于该铝水雾化装置底部喷雾处的旋风发生器和连接于旋风发生器下方的用于将铝雾冷却为铝粉的冷却罐；三级铝粉分级装置，且前一级铝粉分级装置的出粉口与后一级铝粉分级装置的进粉口相连；其中，第一级铝粉分级装置的入粉口与所述冷却罐的出粉口相连；末级铝粉分级装置的出粉口与旋风除尘机的进风口相连，该旋风除尘机适于从氮气中滤除残留铝粉；所述各铝粉分级装置的结构相同，其包括：离心分级器，适用于收集当前级的铝粉分级装置分离出的粗粉的缓冲罐，适于将该缓冲罐中的粗粉输送至铝粉包装单元的发送料罐。

Description

超细铝粉生产系统

技术领域

本发明涉及一种超细铝粉生产系统。

背景技术

在现有技术中，铝粉的生产过程中离不开，对铝粉原料根据生产需要对不同直径的铝粉进行分级，传统的分级机具有铝粉分级颗粒控制不严格，容易在超细铝粉中掺杂不同直径的铝粉，分级效果往往无法满足生产需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超细铝粉生产系统，该智能化超细铝粉生产系统解决了铝粉分级存在的粒度范围分布宽的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超细铝粉生产系统，包括：铝水旋风雾化冷却装置，该铝水旋风雾化冷却装置包括：铝水雾化装置、设于该铝水雾化装置底部喷雾处的旋风发生器和连接于旋风发生器下方的用于将铝雾冷却为铝粉的冷却罐；三级铝粉分级装置，且前一级铝粉分级装置的出粉口与后一级铝粉分级装置的进粉口相连；其中，第一级铝粉分级装置的入粉口与所述冷却罐的出粉口相连；末级铝粉分级装置的出粉口与旋风除尘机的进风口相连，该旋风除尘机适于从氮气中滤除残留铝粉；所述各铝粉分级装置的结构相同，其包括：离心分级器，适用于收集当前级的铝粉分级装置分离出的粗粉的缓冲罐，适于将该缓冲罐中的粗粉输送至铝粉包装单元的发送料罐。

为了更好的实现叶轮调速，所述离心分级器包括：适于驱动叶轮转动的三相交流电动机，该三相交流电动机与一变频装置相连，该变频装置适于对所述三相交流电动机进行调速。

所述变频装置包括：三相逆变器，该三相逆变器由一单片机控制，该三相逆变器的直流侧、交流侧分别设有直流、交流电压电流检测电路，所述直流、交流电压电流检测电路与所述单片机相连。

所述单片机适于产生SVPWM调制信号，且产生该SVPWM调制信号的方法包括：建立一三相静止坐标系根据其轴线,从方向逆时针依次分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。

所求参考电压矢量在各扇区内的相应电压矢量作用时间T₁、T₂：

其中，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区；T_s为一个采样周期，V_a,V_b为所求参考电压矢量在三相静止坐标系方向上的投影，V_dc为直流母线电压。

T₁，T₂赋值后，还要对其进行判断，当T₁+T₂>T_s，则取T₁=T₁T_s/(T₁+T₂)，T₂=T₂Ts/(T₁+T₂)；最后，采用单片机内部有硬件可实现，根据需要，可选用五段或七段式的SVPWM。

进一步，所述单片机产生SVPWM调制信号的方法还包括：

判断所求参考电压矢量在相应扇区的步骤，该步骤包括：

设扇区判别式：N=A+2B+4C；

其中，V_a+2V_b＞0则A=1，否则A=0；

V_a-V_b＞0，则B=1，否则B=0；

2V_a+V_b＜0，则C=1，否则C=0；

把V_a,V_b分别代入上述公式，以得到相应A、B、C的取值，代入所述扇区判别式以得到所求参考电压矢量所在扇区，即，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。

本发明相对于现有技术具有积极的效果：

（1）本发明通过若干铝粉分级装置，实现铝粉的多次分级，解决了铝粉分级存在的粒度范围分布宽的技术问题；（2）本发明的SVPWM调制信号的调制方法简化了传统SVPWM调制信号的调制方法的运算过程，节约了单片机的计算时间、提高了计算精度。

附图说明

为了清楚说明本发明的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明一个可能的实施例。在图中：

图1为本发明的超细铝粉生产系统的结构示意图；

图2本发明的直流电压模块与变频装置的电路结构框图；

图3本发明的变频装置的电路结构框图；

图4本发明的电压空间矢量分解图。

其中，铝粉分级装置1、铝水旋风雾化冷却装置2、旋风除尘机3。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

实施例

见图1所示，一种超细铝粉生产系统，包括：铝水旋风雾化冷却装置，该铝水旋风雾化冷却装置包括：铝水雾化装置、设于该铝水雾化装置底部喷雾处的旋风发生器和连接于旋风发生器下方的用于将铝雾冷却为铝粉的冷却罐；三级铝粉分级装置1，且前一级铝粉分级装置的出粉口与后一级铝粉分级装置的进粉口相连；其中，第一级铝粉分级装置的入粉口与所述冷却罐的出粉口（即铝水旋风雾化冷却装置2的出粉口）相连；末级铝粉分级装置的出粉口与旋风除尘机3的进风口相连，该旋风除尘机3适于从氮气中滤除残留铝粉；所述各铝粉分级装置1的结构相同，其包括：离心分级器，适用于收集当前级的铝粉分级装置分离出的粗粉的缓冲罐，适于将该缓冲罐中的粗粉输送至铝粉包装单元的发送料罐。

其中，所述超细铝粉为直径要求在0.5-12μm的颗粒。

通过所述超细铝粉生产系统第一级分离出的铝粉作为第二级分离的原料，这样层层分离，直到分离出的铝粉满足生产要求。

中国专利文献CN101898248 B公开了一种太阳能电板用超细铝粉的生产方法，其中进一步公开了所述铝水旋风雾化冷却装置，这里不在详细叙述。

见图2所示，所述离心分级器包括：适于驱动叶轮转动的三相交流电动机，该三相交流电动机与一变频装置相连，该变频装置适于对所述三相交流电动机进行调速，所述变频装置与一直流电压模块相连，该直流电压模块从外电压获取电压，通过整流模块、滤波模块、稳压模块获得稳定的直流电压，获取直流电压的具体电路在现有技术中均有相关描述，这里不再详细叙述。

见图3，所述变频装置包括：三相逆变器，该三相逆变器由一单片机控制，该三相逆变器的直流侧、交流侧分别设有直流、交流电压电流检测电路，所述直流、交流电压电流检测电路与所述单片机相连。

所述单片机适于产生SVPWM调制信号，且产生该SVPWM调制信号的方法包括：见图4，建立一三相静止坐标系根据其轴线,从方向逆时针依次分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。

所求参考电压矢量在各扇区内的相应电压矢量作用时间T₁、T₂：

其中，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区；T_s为一个采样周期，即为所述单片机采集直流、交流信号的采样周期，V_a,V_b为所求参考电压矢量在三相静止坐标系方向上的投影，V_dc为直流母线电压。

T₁，T₂赋值后，还要对其进行判断，当T₁+T₂>T_s，则取T₁=T₁Ts/(T₁+T₂)，T₂=T₂Ts/(T₁+T₂)。

最后，通过单片机编程实现。其中，根据需要，可选用五段或七段式的SVPWM，单片机可采用MC56F8346或者其他型号的单片机芯片均可实现该调制。

所述单片机产生SVPWM调制信号的方法还包括：

判断所求参考电压矢量在相应扇区的步骤，该步骤包括：

设扇区判别式：N=A+2B+4C；

其中，V_a+2V_b＞0则A=1，否则A=0；

V_a-V_b＞0，则B=1，否则B=0；

2V_a+V_b＜0，则C=1，否则C=0；

根据上述公式判断以确定相应A、B、C的取值，代入所述扇区判别式以得到所求参考电压矢量所在扇区，即，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。

其中，三相逆变器，其每相桥臂的两个功率管同一时刻只有一个导通,这样有8种开关状态存在，其基本空间矢量包括 六个非零矢量的幅值均为（V_dc为直流母线电压）。通过控制基本空间矢量组合和作用时间，SVPWM根据参考电压矢量进行旋转运行。V₁，V₂，V₃，V₄，V₅，V₆分别表示矢量的模，即有：V₁=V₂=V₃=V₄=V₅=V₆=(2/3)V_dc。

在SVPWM调制信号的调制方法中，三相系统模型需要转换到两相静止坐标系中： $\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{alf}}\\ V_{\mathrm{bet}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\×\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}{V}_a\\ V_b\\ V_c\end{array}\right]$ （公式1）

式中，V_a，V_b，V_c为空间电压矢量在三相静止坐标系方向上的投影，V_alf，V_bet为参考电压矢量在两相坐标系方向上的投影，V_s为的模，则有：

V_alf=V_s*cosθ        (公式2）

V_bet=V_s*cosθ          （公式3）

参考电压矢量可以能过相邻基本空间矢量合成得到：

$\stackrel{\→}{V_s}=\frac{T_k}{T_s}\stackrel{\→}{V_k}+\frac{T_{k+1}}{T_s}{\stackrel{\→}{V}}_{k+1}$ （公式4）

上式中，T_k、T_k+1为基本空间矢量在一个采样周期T_s中的作用时间。k为矢量所在扇区号，矢量角θ可以在两相静止坐标系中通过反三角函数运算得到。

判断参考电压矢量所在扇区，分析V_alf，V_bet的关系，可得到如下的规律，即判定不等式：

如果V_bet＞0，则A=1,否则A=0；

如果 $\sqrt{3}*V_{\mathrm{alf}}-V_{\mathrm{bet}}>0$ ，则B=1，否则B=0；

如果 $\sqrt{3}*V_{\mathrm{alf}}+V_{\mathrm{bet}}<0$ ，则C=1，否则C=0；

由扇区判别N=A+2B+4C。

易知N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。当参考电压矢量在第Ⅰ扇区时，基本空间矢量作用时间可以通过式进行计算：

$V_{\mathrm{alf}}*T_s=V_1*T_1+\frac{1}{2}{V}_2*T_2$

$V_{\mathrm{bet}}*T_s=\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_2*T_2$

解之可得：

$T_1=\frac{\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}-\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

$T_2=\frac{\sqrt{3}*V_{\mathrm{bet}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$ （公式5）

当参考电压矢量在第Ⅱ扇区时,

$T_1=\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}+\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

$T_2=\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}-\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$ （公式6）

同理可以推导出在其它扇区内的电压矢量作用时间，当需要合成的矢量位于各个不同的扇区时都存在如上的运算。通过对每个扇区基本矢量动作时间的求解不难发现它们都是一些基本时间的组合。见图4，所求参考电压矢量在三相静止坐标系上的投影分别为V_a，V_b，V_c，则有

$V_a+V_b+V_c=\mathrm{Vs}*\cos \mathrm{\&theta;}+\mathrm{Vs}*\cos (\mathrm{\&theta;}-\frac{2}{3}\mathrm{\&pi;})+\mathrm{Vs}*\cos (\mathrm{\&theta;}+\frac{2}{3}\mathrm{\&pi;})=0$ 公式（7）

由公式（1）和公式（7）得

$\left(\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{alf}}\\ V_{\mathrm{bet}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ \frac{\sqrt{3}}{3}& \frac{2}{3}\sqrt{3}\end{array}\right)\&times;\left(\begin{array}{c}{V}_a\\ V_b\end{array}\right)$ 公式（8）

得到V_alf和V_bet与V_a、V_b的对应关系即

V_alf=1*V_a+0*V_b=V_a

$V_{\mathrm{bet}}=\frac{\sqrt{3}}{3}*V_a+\frac{2}{3}\sqrt{3}*V_b$ 公式（9）

判断所求参考电压矢量所在扇区，分析V_alf，V_bet的关系，将V_alf，V_bet分别用V_a，V_b叛断参考电压矢量所在扇区，即将公式(9)代入上述判定不等式，得到如下的规律：

若V_a+2V_b＞0则A=1，否则A=0；

V_a-V_b＞0，则B=1，否则B=0；

2V_a+V_b＜0，则C=1，否则C=0；

根据计算A、B、C的取值，带入N=A+2B+4C，以确定所求参考电压矢量所在扇区，即，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。

当所求参考电压矢量在第Ⅰ扇区时，基本空间矢量作用时间可以通过公式（5）进行计算，即把公式（9）分别代入，得

$T_1=\frac{\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}-\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s=\frac{V_a-V_b}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

$T_2=\frac{\sqrt{3}*V_{\mathrm{bet}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s=\frac{{2V}_b+V_a}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

当所求参考电压矢量在第Ⅱ扇区时，把公式（9）分别代入公式（6），得

$T_1=\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}+\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s=\frac{{2V}_a+V_b}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

$T_2=\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}*V_{\mathrm{bet}}-\frac{3}{2}*V_{\mathrm{alf}}}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s=\frac{V_b-V_a}{V_{\mathrm{dc}}}*T_s$

其中，T_s为一个采样周期，V_dc为直流母线电压。

同理可以推导出在其它扇区内的电压矢量作用时间，这里不在重复,归纳作用时间如下表所示：

其中，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区；T_s为一个采样周期，V_a,V_b为所求参考电压矢量在三相静止坐标系方向上的投影，V_dc为直流母线电压。

由此可见，在整个SVPWM调制信号的方法中，无需用到V_C，仅需要V_a,V_b即可满足调制运算，极大的优化了运算，提高了运算效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种超细铝粉生产系统，包括：铝水旋风雾化冷却装置，该铝水旋风雾化冷却装置包括：铝水雾化装置；其特征在于还包括：

三级铝粉分级装置，且前一级铝粉分级装置的出粉口与后一级铝粉分级装置的进粉口相连；其中，第一级铝粉分级装置的入粉口与所述冷却罐的出粉口相连；末级铝粉分级装置的出粉口与旋风除尘机的进风口相连，该旋风除尘机适于从氮气中滤除残留铝粉；

所述各铝粉分级装置的结构相同，其包括：离心分级器，适用于收集当前级的铝粉分级装置分离出的粗粉的缓冲罐，适于将该缓冲罐中的粗粉输送至铝粉包装单元的发送料罐。

2.根据权利要求1所述的超细铝粉生产系统，其特征在于，所述离心分级器包括：适于驱动叶轮转动的三相交流电动机，该三相交流电动机与一变频装置相连，该变频装置适于对所述三相交流电动机进行调速。

3.根据权利要求2所述的超细铝粉生产系统，其特征在于，所述变频装置包括：三相逆变器，该三相逆变器由一单片机控制，该三相逆变器的直流侧、交流侧分别设有直流、交流电压电流检测电路，所述直流、交流电压电流检测电路与所述单片机相连；

所述单片机适于产生SVPWM调制信号，且所述单片机产生该SVPWM调制信号的方法包括：建立一三相静止坐标系根据其轴线,从方向逆时针依次分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区；

所求参考电压矢量在各扇区内的相应电压矢量作用时间T₁、T₂：

其中，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区；T_s为一个采样周期，V_a,V_b为所求参考电压矢量在三相静止坐标系方向上的投影，V_dc为直流母线电压。

4.根据权利要求3所述的超细铝粉生产系统，其特征在于，所述单片机产生SVPWM调制信号的方法还包括：

判断所求参考电压矢量在相应扇区的步骤，该步骤包括：

设扇区判别式：N=A+2B+4C；

其中，V_a+2V_b＞0则A=1，否则A=0；

V_a-V_b＞0，则B=1，否则B=0；

2V_a+V_b＜0，则C=1，否则C=0；

把V_a,V_b分别代入上述公式，以得到相应A、B、C的取值，代入所述扇区判别式以得到所求参考电压矢量所在扇区，即，N=3，N=1，N=5，N=4，N=6，N=2分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区。