CN2163007Y - 变频无级调速自动制动离心机 - Google Patents

Abstract

一种变频无级调速自动制动离心机，其主机主轴 下端直接连接皮带轮，电机轴直接连接其驱动轮，变 频器插接在电源与电机之间，通过按钮、导线接通控 制屏上预置的运转控制和时间程序电路操纵，克服了 常规离心机转速不可调，加料时物料易溅出，机械制 动，摩擦离合器摩擦片易损等弊端，可实现电动机驱 动的普通三足式离心机和自动离心机的软启动、无级 调速和自动制动。

Description

本实用新型涉及一种新的改进型离心机，特别涉及一种变频无级调速自动制动离心机。

本实用新型的技术，适用于采用电动机驱动的离心机，包括常用的三足式离心机和自动离心机。

利用离心力将非均相液体混合物分离的设备中，最常用的是三足式离心机。

常用的三足式离心机，采用电动机驱动，其不足是：

1.转速不可调，运行中加料时，物料易溅出，不仅浪费物料，且作业现场卫生状况极差。

2.抱闸式机械制动，因离心机惯性大，需要间歇、缓慢制动，以免损坏主轴，另外制动时抱闸与刹车盘之间摩擦产生过热或火花，不适用于防爆场所。

3.摩擦离合器摩擦片易损坏，使电动机重载起动，造成电动机易烧毁。

本实用新型的发明目的，是改进上述现有技术的不足，设计一种简便可行的改进型离心机，实现离心机的软起动、无级调速和自动制动。

本实用新型的构思是通过如下技术方案实现的：

设计制造一种属于化工机械中液相非均一系离心分离范畴的，包括离心机主机部分、传动部分和控制部分等构成的变频无级调速自动制动离心机，其特征是：

1.离心机主机部分，主要包括安装在机座上的主轴，主轴下端直接连接的皮带轮，主轴上端连接的转鼓和罩在其外的机壳，

2.传动部分，主要包括接变频器输出端的交流电源，与电源连接的电动机，直接连接于电动机轴上的驱动轮，连接驱动轮和离心机主轴皮带轮的三角皮带，

3.控制部分，主要包括按钮，控制屏上预置运转控制电路及时间程序电路，变频器和它们间连接的电缆和导线，其中：

（1）按钮设置在离心机操作现场，

（2）控制屏设置在配电室，其上预置包括加料运转频率，分离运转频率和制动运转频率在内的运转控制电路和包括控制解除回路，电源监视回路，加料起动、加料运转自保持、起动加料运转监视、分离起动、分离运转自保持、分离运转监视、制动起动、制动自保持、制动空转停止起动、制动空转停止自保持、制动逆运转起动、制动逆运转自保持和制动终止回路在内的时间程序电路，通过电缆及导线连接按钮和变频器输入端及控制信号端子。

（3）变频器部分插接在电源与电动机之间，其输入端的R、S、T端子，通过接触器1C触头接市电三相380V输入，E端子接其相应零线，零线与任意一相线间或任意两相线间并联并通过RD接控制屏上预置的时间程序电路，变频器控制电源输入端子R₁和T₁分别接交流380V相线，变频器输出端子U、V、W接离心机的电机。

上述的变频无级调速自动制动离心机，所述的传动部分，是电动机轴与其驱动轮和离心机主轴与其皮带轮，都是直接连接。

上述的变频无级调速自动制动离心机，所述的传动部分，是电动机驱动轮与离心机主轴皮带轮，用防静电三角皮带直接连接。

上述的变频无级调速自动制动离心机，所述的变频器部分，是由半导体电子元器件构成的电力频率变换器，其中，

（1）离心机起动加料运转频率，由输入信号公用端子COM、第一磁力起动器1C常开接点、运转信号端子RUN连接组成，

（2）分离运转频率，由输入信号公用端子COM、中间继电器2ZJ常开接点、第二频率设定端子2DF连接组成，

（2）制动运转开始频率，由输入信号公用端子COM、时间继电器1SJ常开接点、第三频率设定端子3DF连接组成，

（3）制动运转继续，由输入信号公用端子COM、时间继电器2SJ常开接点、空转停止端子EMG连接组成，

（4）离心机电机制动运转继续－停止运转，由输入信号公用端子COM、时间继电器3SJ常开接点、逆运转端子REV连接组成。

上述的变频无级调速自动制动离心机，所述的控制屏上的时间程序电路，是通过熔断器并联在输入市电交流电源的零线与任意一相线间或任意两相线间的多组包括按钮、接触器、中间继电器、时间继电器、指示灯和它们间连接的导线构成的控制电路，其中：

（1）控制解除回路由熔断器1RD、中间继电器3ZJ常闭接点、中间继电器1ZJ线圈和熔断器2RD连接组成，

（2）电源监视回路由熔断器1RD、指示灯BD、接触器1C常闭接点和熔断器2RD连接组成，

（3）加料起动回路由熔断器1RD、热继电器RJ接点、接触器1C线圈、起动按钮QA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（4）加料运转自保持回路由熔断器1RD、热继电器RJ接点、接触器1C常开接点和熔断器2RD连接组成，

（5）起动加料运转监视回路由熔断器1RD、指示灯HD、接触器1C常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（6）分离起动回路由熔断器1RD、中间继电器2ZJ线圈、按钮YA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（7）分离运转自保持回路由熔断器1RD、中间继电器2ZJ线圈、中间继电器常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（8）分离运转监视回路由熔断器1RD、指示灯LD、中间继电器2ZJ常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（9）制动起动回路由熔断器1RD、时间继电器1SJ线圈、按钮TA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（10）制动自保持回路由熔断器1RD、时间继电器1SJ线圈、时间继电器1SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（11）制动空转停止起动回路由熔断器1RD、时间继电器2SJ线圈、时间继电器1SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（12）制动空转停止自保持回路由熔断器1RD、时间继电器2SJ线圈、时间继电器2SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（13）制动逆运转起动回路由熔断器1RD、时间继电器3SJ线圈、时间继电器2SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（14）制动逆运转自保持回路由熔断器1RD、时间继电器3SJ线圈、时间继电器3SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（15）制动终止回路由熔断器1RD、中间继电器3ZJ线圈、时间继电器3SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成。

变频器由主电路（强电）和控制回路（弱电）两部分组成。主电路路工频电源经R、S、T端子输入变频器，经过整流变为直流，再通过脉冲控制，逆变为频率和电压均可连续调节的交流电源，经U、V、W端子输出，接到自动离心机的驱动电机。

在控制回路中380V交流电源经R₁和T₁端子作为控制回路的输入电源。

本实用新型离心机的制动，系反馈制动，即当离心机的电动机实际运行转速，大于电动机所接电源的同步转速时，电动机处于发电机运行状态，将机械能转变为电能，反馈到电源系统，可以利用变频器减速特性，使电动机再生制动，使电动机的转速在变频器性能允许的范围内将转速降下来，然后再利用空转停止特性，利用变频器本身的制动功能，对电动机制动。最后利用变频器的软起动特性和可逆运转功能，加一个低频电源，使电动机与离心机逆向运转，从而使离心机完全停止转动。

与背景技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.离心机转速是无级调速，可以按需分段设定不同的速度，例如，设定两种转速，适用于“加料”和“分离”两种作业的不同要求，加料“慢速”可以防止溅料；加料毕逐步转入快速分离。

2.制动时通过电磁转矩来自动制动，尤其是采用防静电皮带和防爆按钮，不存在产生电火花的可能，因此，适用于任何等级的防爆场所。

实践证明，本实用新型圆满地达到了预期的发明目的。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述：

图1是变频无级调速自动制动离心机整机结构示意图；

图2是变频器主电路电气原理举例图；

图3是变频器控制端子接线图；

图4是本实用新型的离心机转速曲线图；

图5是本实用新型的变频器部分输出频率曲线图。

图中，（1）是离心机的主轴；（2）是离心机转鼓；（3）是离心机外壳；（4）是离心机机座；（5）是离心机主轴皮带轮胎；（6）是离心机配置的电动机；（7）是电动机驱动轮；（8）是传动三角皮带；（9）是控制按钮盒，其上有起动按钮QA、运行按钮YA、停止按钮TA及相应的指示灯；（10）是隔墙；（11）是控制屏，其上设置有多组包括接触器、中间继电器、时间继电器、指示灯和它们间连接的导线等构成的时间程序控制电路（12）、由半导体电子元器件构成的电力频率变换器（13）。

其中，（1）～（5）与常规三足式离心机基本相同，其不同点是：

①常规离心机配置的电动机的驱动轮（皮带轮）上，装置有离合器，以解决离心机起动问题；本实用新型的变频无级调速自动制动离心机，其配置的电动机无需装置离合器。

②常规离心机设置有抱闸式制动装置，以便停车时对离心机主轴实行机械制动；本实用新型的变频无级调速自动制动离心机，无需机械制动装置。

在图2～图3中，各代码的含义是：

VVVF（Variable    Voltage    Variable    Frequency）变频器；

D        电动机；

RJ        电热继电器；

1C        第一磁力起动器；

RD        熔断器；

1ZJ        第一中间继电器；

2ZJ        第二中间继电器；

3ZJ        第三中间继电器；

1SJ        第一时间继电器；

2SJ        第二时间继电器；

3SJ        第三时间继电器；

按钮        起动按钮QA、运行按钮YA、停止按钮TA；

指示灯        BD    白灯、HD    红灯、LD    绿灯；

COM        输入信号公用端子；

RUM        运转信号端子；

2DF        第二频率设定端子；

3DF        第三频率设定端子；

EMG        空转停止端子；

REV        逆转信号端子。

在图4中，各代码的含义是：

a加料、b分离运转、c制动；纵坐标是离心机转速（r／min）；横坐标是时间（min）。

在图5中，各代码的含义是：

a加料、b分离运转、c制动；纵坐标是变频器输出（Hz）；横坐标是时间（min）。

本实用新型的尺寸，可以按需择定。

【实施例】制造一台变频无级调速自动离心机

转鼓φ1000mm，配置的电机为YB    160M－6，11    kw    1000r／min，变频器为SAMCO－VF系列的SVF－223，其它元件参数为：

1C 磁力起动器 QC₁₀－4／6或QC₁₂－4／H，

1ZJ 中间继电器 JZ₇－44 Ve＝220V

2ZJ 中间继电器 JZ₇－44 Ve＝220V

3ZJ 中间继电器 JZ₇－44 Ve＝220V

1SJ 时间继电器 JDZ₂－S₃₁延时范围 10～180s

Ve＝220V

2SJ 时间继电器 JDZ₂－S₁₁延时范围 0.2～10s

Ve＝220V或

JDZ₂－S₂₂延时范围 1～30s

Ve＝220V

3SJ 时间继电器 JDZ₂－S₁₁延时范围 0.2～10s

Ve＝220V或

JDZ₈－S₂₂延时范围 1～30s

Ve＝220V

参考附图，常规安装。在电路中：

设定第一频率值为20Hz，设定第二频率值为50Hz，加速时间为50Hz／50s，设定第三频率值为1Hz，减速时间为50Hz／50s，设定第三频率、空转停止和逆运转时间为5～10s。

运行举例：

按下起动按钮QA，磁力起动器1C通电动作，闭合主回路1C接点，变频器控制回路COM－RUN接通，变频器启动，按设定的第一频率为20Hz输出，电动机按预先设定的升速时间软起动，并按第一频率转速运转，此时开始加料。

加料完毕，按下运转按钮YA，中间继电器2ZJ通电，闭合变频器控制回路COM－2DF，此时，变频器将以设定的第二频率为50Hz运行，离心机进入分离运转，运转一定时间分离结束，按下停止按钮TA，离心机和其电动机开始制动，此时，时间继电器1SJ接通，其接点接通变频器的控制回路COM－3DF，变频器的输出频率由设定的第二频率按预先设定的降速曲线（或时间为50s）降为设定的第三频率为1Hz运转，因电动机实际运行速度远远大于变频器所供其电源频率的同步转速，故电动机处于回馈制动（再生制动），时间继电器1SJ常开延时接点经设定的时间为50s之后闭合，使时间继电器2SJ回路接通，其2SJ瞬时接点2SJ接通变频器的控制回路COM－EMG，加速电动机的制动。此时，电动机应该停止，但因离心机是大惯性体，其转鼓仍拖动电动机转动，故2SJ延时接点经设定时间为3～5s之后闭合3SJ时间继电器回路，3SJ瞬时接点闭合变频器的控制回路COM－REV，变频器接到这一信号就开始输出以设定的第三频率逆运转电源，即电动机开始以19rpm和离心机的转向相反转动，从而将离心机转鼓的转动能量通过摩擦消耗掉，达到将离心机制动的目的。

3SJ延时接点经设定的时间（确保离心机停住，设定为5s）闭合中间继电器3ZJ回路，3ZJ受电后，将中间继电器1ZJ电源回路的常闭接点3ZJ打开，使中间继电器1ZJ断电，中间继电器1ZJ断电打开了控制回路的1ZJ接点，使控制回路立即断电，解除变频器所有控制信号，同时也因磁力起动器1C断电，故使变频器的主回路电源也断开，整个离心机的制动结束。

由于中间继电器1ZJ常开接点使控制回路电源断开，中间继电器3ZJ线圈亦无电，使其在中间继电器1ZJ线圈回路中的3ZJ常闭接点闭合，使中间继电器1ZJ线圈有电，使其常开接点闭合，使整个控制回路又有了电源，为下一轮“起动－运转－制动”作好了准备。

Claims (5)

1、一种属于化工机械中液相非均一系离心分离范畴的，包括离心机主机部分、传动部分和控制部分构成的变频无级调速自动制动离心机，其特征是：

1.1.离心机主机部分，主要包括安装在机座上的主轴，主轴下端直接连接的皮带轮，主轴上端连接的转鼓和罩在其外的机壳，

1.2.传动部分，主要包括接变频器输出端的交流电源，与电源连接的电动机，直接连接于电动机轴上的驱动轮，连接驱动轮和离心机主轴皮带轮的三角皮带，

1.3.控制部分，主要包括按钮，控制屏上预置运转控制电路及时间程序电路，变频器和它们间连接的电缆和导线，其中：

(1)按钮设置在离心机操作现场，

(2)控制屏设置在配电室，其上预置包括加料运转频率，分离运转频率和制动运转频率在内的运转控制电路和包括控制解除回路，电源监视回路，加料起动、加料运转自保持、起动加料运转监视、分离起动、分离运转自保持、分离运转监视、制动起动、制动自保持、制动空转停止起动、制动空转停止自保持、制动逆运转起动、制动逆运转自保持和制动终止回路在内的时间程序电路，通过电缆及导线连接按钮和变频器输入端及控制信号端子，

(3)变频器部分插接在电源与电动机之间，其输入端的R、S、T端子，通过接触器1C触头接市电三相380V输入，E端子接其相应零线，零线与任意一相线间或任意两相线间并联并通过RD接控制屏上预置的时间程序电路，变频器控制电源输入端子R₁和T₁分别接交流380V相线，变频器输出端子U、V、W接离心机电机。

2、按照权利要求1所述的变频无级调速自动制动离心机，其特征是所述的传动部分，是电动机轴与其驱动轮和离心机主轴与其皮带轮，都是直接连接。

3、按照权利要求1所述的变频无级调速自动制动离心机，其特征是所述的传动部分，是电动机驱动轮与离心机主轴皮带轮，用防静电三角皮带直接连接。

4、按照权利要求1所述的变频无级调速自动制动离心机，其特征是所述的变频器部分，是由半导体电子元器件构成的电力频率变换器，其中，

（1）起动加料运转频率，由输入信号公用端子COM、第一磁力起动器1C常开接点、运转信号端子RUN连接组成，

（2）分离运转频率，由输入信号公用端子COM、中间继电器2ZJ常开接点、第二频率设定端子2DF连接组成，

（2）制动运转开始频率，由输入信号公用端子COM、时间继电器1SJ常开接点、第三频率设定端子3DF连接组成，

（3）制动运转继续，由输入信号公用端子COM、时间继电器2SJ常开接点、空转停止端子EMG连接组成，

（4）离心机电机制动运转继续一停止运转，由输入信号公用端子COM、时间继电器3SJ常开接点、逆运转端子REV连接组成。

5、按照权利要求1所述的变频无级调速自动制动离心机，其特征是所述的控制屏上的时间程序电路，是通过熔断器并联在输入市电交流电源的零线与任意一相线间或任意两相线间的多组包括按钮、接触器、中间继电器、时间继电器、指示灯和它们间连接的导线构成的控制电路，其中：

（1）控制解除回路由熔断器1RD、中间继电器3ZJ常闭接点、中间继电器1ZJ线圈和熔断器2RD连接组成，

（2）电源监视回路由熔断器1RD、指示灯BD、接触器1C常闭接点和熔断器2RD连接组成，

（3）加料起动回路由熔断器1RD、热继电器RJ接点、接触器1C线圈、起动按钮QA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（4）加料运转自保持回路由熔断器1RD、热继电器RJ接点、接触器1C常开接点和熔断器2RD连接组成，

（5）起动加料运转监视回路由熔断器1RD、指示灯HD、接触器1C常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（6）分离起动回路由熔断器1RD、中间继电器2ZJ线圈、按钮YA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（7）分离运转自保持回路由熔断器1RD、中间继电器2ZJ线圈、中间继电器常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（8）分离运转监视回路由熔断器1RD、指示灯LD、中间继电器2ZJ常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（9）制动起动回路由熔断器1RD、时间继电器1SJ线圈、按钮TA、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（10）制动自保持回路由熔断器1RD、时间继电器1SJ线圈、时间继电器1SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（11）制动空转停止起动回路由熔断器1RD、时间继电器2SJ线圈、时间继电器1SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（12）制动空转停止自保持回路由熔断器1RD、时间继电器2SJ线圈、时间继电器2SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（13）制动逆运转起动回路由熔断器1RD、时间继电器3SJ线圈、时间继电器2SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（14）制动逆运转自保持回路由熔断器1RD、时间继电器3SJ线圈、时间继电器3SJ瞬动常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成，

（15）制动终止回路由熔断器1RD、中间继电器3ZJ线圈、时间继电器3SJ延时闭合常开接点、中间继电器1ZJ常开接点和熔断器2RD连接组成。

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