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圓方坯拋丸機拋頭用電機變頻改造

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【摘 要】圓、方坯拋丸機是利用拋丸工藝清除圓鋼、方鋼等件表面氧化皮和鋼材因軋制而形成的表面鱗層。 拋丸機的4臺主拋頭電機原來采用接觸器星三角啟動控制模式,在生產實踐過程中接觸器以及電機損壞頻繁故障率較高,更換電機比較費時費力,導致維修工作量很大增加了維護成本。 現改用變頻器替代原來的接觸器控制模式后,故障率減小,運行效率提高,電耗降低。

  1、拋丸機簡介:
  1.1、機器用途和主要系統組成:
  拋丸機是利用拋丸工藝清除圓鋼、方鋼等件表面氧化皮和鋼材因軋制而形成的表面鱗層。 圓鋼坯經拋丸清理后其全部表面除銹標準達到 GB892 要求的 Sa 2.5 *,表面粗糙度達到的要求 Ra25 -50。 拋丸機由拋丸主機系統,拋丸室輥道輸送系統,加料裝置,卸料裝置,除塵系統,液壓控制系統,氣動控制系統和電氣控制系統組成。
  1.2 工作原理
  1.2.1 工件清理順序
  天車卸料→方鋼分料和圓鋼攤料→步移加料→前輥道輸送→拋丸清理→后輥道輸送 →步移卸料→推集料→儲料→天車吊出。
  1.2.2 彈丸循環順序
  彈丸儲存→ 流量控制→拋丸清理工作→橫螺旋輸送→縱螺旋輸送→拋丸處理工件→斗式提升機垂直提升→丸渣
分離器→儲丸斗(再循環)粉塵處理順序拋丸室粉塵→分離器粉塵→蝶閥風量控制 →慣性沉降室→濾筒器→板式凈化器→排入大氣
  1.2.4 工藝布置
  根 據工件特點,采用液壓加卸料、V 形輥道輸送、拋丸除銹、濾筒凈化除塵系統、液壓控制系統、氣動控制系統、全自動電控系統,使圓鋼達到自動加料、自動卸料及拋丸清理的要求。
  2、拋丸機拋頭主電路分析與改進:
  原廠設計拋頭啟動控制方式采用星三角形。分析優缺點:
  2.1 星三角起動法適用于正常運行時繞組為三角形聯接的電動機,電動機的三相繞組的六個出線端都要引出,并接到轉換開關上。 起動時,將正常運行時三角形接法的定子繞組改接為星形聯接,起動結束后再換為三角形連接。 轉換延時由 PLC 內程序設置。 一般說來,不需要添置啟動設備,有啟動開關或交流接觸器等控制設備就可以實現。
  2.2 在實際生產中,拋丸機的拋頭電機由于頻繁啟停,接觸器動作頻繁,主觸點容易拉弧損壞,需要經常更換。 而且由于一些機械故障的原因經常導致電機堵轉過載等情況,電機電流突然增大電機絕緣容易損壞,經常出現電機絕緣燒毀故障。 使用的電機額定功率 37kW、額定頻率 50Hz、額定轉速 2950r/min,由于彈丸拋射出來的力和加速度受電機的轉速控制,電機一直在額定轉速下高速運行導致拋丸器的內部耐磨件磨損較快,需經常更換無形之中也加大了維修成本。
  3、變頻器改造方案:
  3.1、變頻器原理:

  變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。 變頻器主要采用交—直—交方式 (VVVF 變頻或矢量控制變頻),先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,然后再將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。 變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
  3.2變頻器通訊控制的特點
  控 制回路采用變頻器與 PLC 通過 PROFIBUS-DP 網絡進行通訊控制,此種控制具有故障率低、抗干擾性好、可靠性高、運行穩定等優點;PROFIBUS-DP 總線控制, 還可節省大量的控制電纜及安裝費用,安裝簡單,維護方便。 系統硬件配置如圖 1。
系統硬件配置圖1
  3.3 具體改造步驟
  3.3.1 在主電路中將原有的接觸器拆除;
  3.3.2 安裝交流輸入電抗器(其作用改善變頻器輸入功率因素、減少輸入電流諧波、消除電源相間電壓不平衡引起的電流不平衡、抑制電源浪涌);
  3.3.3 安裝變頻器(輸入側與輸出側接線不能接反);
  3.3.4 安裝交流輸出電抗器(其作用減少變頻器輸出諧波、抑制變頻器產生的無線電干擾、減少輸出側的共模干擾和電機軸承電流);
  3.3.5 連接 profibus-DP 通訊模塊。
  4、原設計拋頭電流:
  原來的拋頭電流是通過電器柜內電流互感器與操作臺上的電流表連接顯示,互感器型號:42L6 150/5,電流表型號:BH0.66 150/5,但在實際作業中由于電氣柜與現場操作臺有一定距離,電流表上顯示的電流與實際值相比存在一定誤差,數值不準確,給操作人員查看電流以及添加拋丸彈丸帶來不便。
  現 通過觸摸屏與 PLC 通訊直接將相應的參數顯示在觸摸屏上。能準確顯示拋丸電流。 解決了接觸器控制的電流顯示誤差問題。 相應的增加了電機電流過高報警畫面進行提示,保證了設備的穩定運行。
  5、改用變頻器后的好處:
  5.1 拋丸機拋頭變頻器采用 V/F 模式,控制方式靈活多變。 啟動轉矩大,啟動平緩,在改變電壓的同時也改變頻率,實現無極調速,所以對電網幾乎沒什么影響。 另外,變頻器自帶各種保護:短路、缺相、過流、過載、欠流、過壓、欠壓、超頻、特低頻(此時電流很大)等等,而且變頻器自己實時顯示相關的電參量,做到實時監視。
  5.2 在實際操作中,變頻器可根據丸閘開啟程度的彈丸量和現場鋼坯材質和拋丸要求情況調整電機頻率,確保設備完好的情況下也能滿足生產要求。 現生產現場變頻器頻率控制在 35Hz-40Hz 之間,達到了一定的節能效果。
  5.3 變頻改造后設備運行故障率很低、提高了系統運行的穩定性、延長了拋頭耐磨件的使用周期、降低了備件成本和維修工的工作量。
  5.4 變頻器、 觸摸屏、PLC 通過 PROFIBUS-DP 網絡傳輸數據可以在本地或遠程進行控制、監測和參數設定。

  6、結語:

  隨著工業的發展,變頻器在工廠設備中的應用越來越廣泛,變頻調速以其優異的調速和起制動性能,高效率、高功率因數和節電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為較有發展前途的調速方式。 變頻調速能從簡單的手動控制到基于 RS-485 網絡的多機控制,與計算機和 PLC 聯網組成復雜的控制系統。 這一技術正越來越廣泛的深入到行業中。 它的節能、省力、易于構成自控系統的顯著優勢應用變頻調速技術也是改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。采用變頻調速裝置將使企業獲得巨大的經濟利益。

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