基于MM440變頻器的電稈離心機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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引言

水泥電桿廠的電桿成型離心機(jī)大多采用三相并勵(lì)式整流子電機(jī)，它具有整流子電機(jī)啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，并能調(diào)速的特點(diǎn)。但整流子電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換向困難、維修成本高，調(diào)試繁瑣，空載電流曲線圖調(diào)試不好，會在換向器表面形成較大火花，影響電機(jī)正常運(yùn)行，縮短電機(jī)運(yùn)行壽命。通過對某電桿廠現(xiàn)場的調(diào)研和操作者的反饋，我們發(fā)現(xiàn)該廠整流子電機(jī)經(jīng)多年的運(yùn)行，整流子磨損嚴(yán)重，幾乎每月都需對整流子和炭刷進(jìn)行研磨和更換，平均無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間縮短，繞組因整定調(diào)試不好也易燒壞，加大了成本。另外，我們還發(fā)現(xiàn)在電桿成型時(shí)，速度的變換是靠操作者手工調(diào)動(dòng)整流子電機(jī)的變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，致使人為因素太大，不能保證嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程和標(biāo)準(zhǔn)，給產(chǎn)品質(zhì)量留下很大隱患?；谝陨显?，我們對

l

臺機(jī)組采用普通三相鼠籠型感應(yīng)電機(jī)配用變頻器進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)改造。影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張1

電桿成型離心機(jī)的過程

當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)鋼模旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力等于或稍大于混凝土的自重力時(shí)，混凝土就能克服重力的影響，遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生沉降分布于桿模四周而不塌落，當(dāng)速度繼續(xù)升高時(shí)，離心力使混凝土混合物中的各種材料顆粒沿離心力的方向擠向桿壁四周，達(dá)到均勻密實(shí)成型。其工藝步驟分為3

步：慢速階段

2～3min，使混凝土分布鋼模內(nèi)壁四周而不塌落；中速階段

0．5～lmin，防止離心過程混凝土結(jié)構(gòu)受到破

壞，這是從低速到高速的一個(gè)短時(shí)過渡階段；高速階段

6～l5min，將混凝土沿離心力方向擠向內(nèi)模壁四周，達(dá)到均勻密實(shí)成型，并排除多余水分&8943;。各階段的運(yùn)行速度和運(yùn)行時(shí)間視不同規(guī)格和型號的電桿而有所不同，其運(yùn)行速度圖

l。2

變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張2．1

交流電機(jī)的選型

原整流子電機(jī)的功率為

40kW，速度變化范圍為

l60

一

l400r／min。按離心機(jī)負(fù)載最大靜態(tài)阻轉(zhuǎn)矩、離心機(jī)的最高旋轉(zhuǎn)速度

n、傳動(dòng)裝置的效率，

7，由式尸=T／(975·，

7)計(jì)算，選用

Y225S-4，37kW(額定電流

69．9A，額定電壓

380V，額定轉(zhuǎn)速

l480r／min，功率因數(shù)

0．87)三相交流感應(yīng)電機(jī)可滿足需求。2．2

變頻器的選用

變頻器的選用應(yīng)滿足以下規(guī)則：變頻器的容量應(yīng)大于負(fù)載所需的輸出；變頻器的容量不低于電機(jī)的容量；變頻器的電流大于電機(jī)的電流。因電機(jī)的計(jì)算功率小于所選用功率，按變頻器容量選用公式

P。

=1．

05P。／(PCOS)(P，為負(fù)載功率，P

為電機(jī)額定功率)，可選用

37kW，額定電流

75A的變頻器?？紤]到改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的可行性，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性價(jià)比，我們采用西門子

MM440，影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張37kw，額定電流為

75A

的通用變頻器。該變頻器采用高性能矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，可以控制電機(jī)從靜止到平滑起動(dòng)期間提供

3S，200％的過載能力。2．3

變頻器參數(shù)的設(shè)置

負(fù)載為一大慣性負(fù)載，在停車時(shí)，為防止因慣性而產(chǎn)生的回饋制動(dòng)使泵升電壓過高的現(xiàn)象，加入制動(dòng)電阻，斜坡下降時(shí)間設(shè)定長一些。外接制動(dòng)電阻的阻值和功率可按公式

R≥2Ud／1P≥(0．3—0．5)選取。式中：U

為變頻器直流側(cè)電壓，，為變頻器的額定電流。本次設(shè)計(jì)采用西門子與

37kW

電機(jī)配套的制動(dòng)電阻響和對轉(zhuǎn)速調(diào)整的要求，系統(tǒng)用模擬量輸入作為附加給定，與固定頻率設(shè)定相疊加以滿足不同型號模具特殊要求。調(diào)速系統(tǒng)電路圖

2。制動(dòng)電阻的熱敏開關(guān)4BD22-2EAO，1．5Q，2．2kW。變頻器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置見表

1。影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張2．4

控制系統(tǒng)

為保證生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，電機(jī)在低、中、高速段的速度采用變頻器設(shè)定的固定頻率，按時(shí)間控制原則由外接時(shí)間繼電器控制轉(zhuǎn)速的切換；另外，為防止由于模具差異在運(yùn)行中出現(xiàn)跳動(dòng)而帶來的影響和對轉(zhuǎn)速調(diào)整的要求，系統(tǒng)用模擬量輸入作為附加給定，與固定頻率設(shè)定相疊加以滿足不同型號模具特殊要求。調(diào)速系統(tǒng)電路圖

2。制動(dòng)電阻的熱敏開關(guān)

K與接觸器

KM

線圈串聯(lián)，當(dāng)制動(dòng)電阻過熱時(shí)，熱敏開關(guān)

K

斷開，使接觸器

KM

線圈失電，切斷變頻器電源。當(dāng)按下起動(dòng)按鈕

SB

后，變頻器按照時(shí)間繼電器

KT。、KT，、KT

的整定時(shí)間依次切換，控制電機(jī)進(jìn)入低、中、高速運(yùn)行，工藝流程執(zhí)行完畢自動(dòng)停止，等待下一次運(yùn)行。變頻器中若發(fā)生故障由

KA2

輸出故障信號，并使電機(jī)停轉(zhuǎn)，變頻器正常時(shí)由

KA3

給出指示。由于系統(tǒng)在設(shè)置參數(shù)

P1300

時(shí)選用的是無速度反饋的矢量控制方式，在這種方式下，用固有的滑差補(bǔ)償對電機(jī)的影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張速度進(jìn)行控制，可以得到大的轉(zhuǎn)矩、改善瞬態(tài)響應(yīng)特性、具有優(yōu)良的速度穩(wěn)定性，而且在低頻時(shí)可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。3

結(jié)束語

該系統(tǒng)通過試運(yùn)行表明，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的離心機(jī)與整流子電機(jī)拖動(dòng)的離心機(jī)相比，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性、的可靠性、操作與維護(hù)的方便性；采用時(shí)間整定和運(yùn)行速度設(shè)定的方法使電桿成型的工藝流程與標(biāo)準(zhǔn)得以實(shí)施，避免了原手動(dòng)調(diào)速的不安全性和隨機(jī)性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；以整流子電機(jī)在最佳運(yùn)行曲線時(shí)的電流和采用變頻調(diào)速時(shí)額定電流相比，可節(jié)電

12％。本次技改的投資不到

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萬元，產(chǎn)生的效益數(shù)倍增加。