基于MM440變頻器的電稈離心機調(diào)速系統(tǒng)設計

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引言

水泥電桿廠的電桿成型離心機大多采用三相并勵式整流子電機，它具有整流子電機啟動電流小、啟動轉矩大，并能調(diào)速的特點。但整流子電機結構復雜、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，影響電機正常運行，縮短電機運行壽命。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)該廠整流子電機經(jīng)多年的運行，整流子磨損嚴重，幾乎每月都需對整流子和炭刷進行研磨和更換，平均無故障連續(xù)運行時間縮短，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，速度的變換是靠操作者手工調(diào)動整流子電機的變速機構實現(xiàn)，致使人為因素太大，不能保證嚴格執(zhí)行工藝流程和標準，給產(chǎn)品質(zhì)量留下很大隱患?；谝陨显?，我們對

l

臺機組采用普通三相鼠籠型感應電機配用變頻器進行調(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

電桿成型離心機的過程

當電機帶動鋼模旋轉產(chǎn)生的離心力等于或稍大于混凝土的自重力時，混凝土就能克服重力的影響，遠離旋轉中心產(chǎn)生沉降分布于桿模四周而不塌落，當速度繼續(xù)升高時，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，達到均勻密實成型。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構受到破

壞，這是從低速到高速的一個短時過渡階段；高速階段

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

l。2

變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計影下長大的，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

交流電機的選型

原整流子電機的功率為

40kW，速度變化范圍為

l60

一

l400r／min。按離心機負載最大靜態(tài)阻轉矩、離心機的最高旋轉速度

n、傳動裝置的效率，

7，由式尸=T／(975·，

7)計算，選用

Y225S-4，37kW(額定電流

69．9A，額定電壓

380V，額定轉速

l480r／min，功率因數(shù)

0．87)三相交流感應電機可滿足需求。2．2

變頻器的選用

變頻器的選用應滿足以下規(guī)則：變頻器的容量應大于負載所需的輸出；變頻器的容量不低于電機的容量；變頻器的電流大于電機的電流。因電機的計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，為負載功率，P

為電機額定功率)，可選用

37kW，額定電流

75A的變頻器?？紤]到改進設計方案的可行性，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性價比，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，提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，可以控制電機從靜止到平滑起動期間提供

3S，200％的過載能力。2．3

變頻器參數(shù)的設置

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

R≥2Ud／1P≥(0．3—0．5)選取。式中：U

為變頻器直流側電壓，，為變頻器的額定電流。本次設計采用西門子與

37kW

電機配套的制動電阻響和對轉速調(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。制動電阻的熱敏開關4BD22-2EAO，1．5Q，2．2kW。變頻器的各項參數(shù)設置見表

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)工藝標準的統(tǒng)一，電機在低、中、高速段的速度采用變頻器設定的固定頻率，按時間控制原則由外接時間繼電器控制轉速的切換；另外，為防止由于模具差異在運行中出現(xiàn)跳動而帶來的影響和對轉速調(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。制動電阻的熱敏開關

K與接觸器

KM

線圈串聯(lián)，當制動電阻過熱時，熱敏開關

K

斷開，使接觸器

KM

線圈失電，切斷變頻器電源。當按下起動按鈕

SB

后，變頻器按照時間繼電器

KT。、KT，、KT

的整定時間依次切換，控制電機進入低、中、高速運行，工藝流程執(zhí)行完畢自動停止，等待下一次運行。變頻器中若發(fā)生故障由

KA2

輸出故障信號，并使電機停轉，變頻器正常時由

KA3

給出指示。由于系統(tǒng)在設置參數(shù)

P1300

時選用的是無速度反饋的矢量控制方式，在這種方式下，用固有的滑差補償對電機的影下長大的，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行控制，可以得到大的轉矩、改善瞬態(tài)響應特性、具有優(yōu)良的速度穩(wěn)定性，而且在低頻時可以提高電機的轉矩。3

結束語

該系統(tǒng)通過試運行表明，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的離心機與整流子電機拖動的離心機相比，提高了系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性、的可靠性、操作與維護的方便性；采用時間整定和運行速度設定的方法使電桿成型的工藝流程與標準得以實施，避免了原手動調(diào)速的不安全性和隨機性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；以整流子電機在最佳運行曲線時的電流和采用變頻調(diào)速時額定電流相比，可節(jié)電

12％。本次技改的投資不到

4

萬元，產(chǎn)生的效益數(shù)倍增加。