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森蘭變頻在離心鑄管機(jī)上的應(yīng)用

發(fā)布時間:2019-08-02 10:17:30來源:

森蘭變頻在離心鑄管機(jī)上的應(yīng)用
一. 鑄鐵管的生產(chǎn)過程
  目前,城市自來水大口徑的供水管主要使用鑄鐵管?水泥管和玻璃纖維管。在保證一定強(qiáng)度的前提下,用離心法澆鑄比用模具法澆鑄的鑄鐵管的管壁厚度已經(jīng)大大地下降了,整體重量減輕了很多,而且質(zhì)量也不錯。在現(xiàn)行普遍使用的幾種供水管中,鑄鐵管價位處于中等,強(qiáng)度高?經(jīng)久耐用,重量輕?安裝施工簡單快捷,很受各自來水公司的青睞。
  四川崇州鑄管廠生產(chǎn)城市自來水供水使用的400mm~800mm口徑的鑄鐵管,為保證鑄鐵管管壁厚度的均勻性,又要保證鑄鐵管的質(zhì)量,采用離心澆注法。其工藝過程是將熔化了的高溫鐵水注入模具中,再將模具從零速逐漸加速到高速旋轉(zhuǎn),由于離心力的作用,鐵水很快在模具中成型,并在模具中通冷卻水,維持?jǐn)?shù)分鐘后,鐵管溫度下降到大約400 ~500 時逐漸降速到零,開模取管。臥式鑄管機(jī)的模具放在前后1?2?3?4四只傳動輪上,其中2?4由兩臺電機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動的主動輪,其余1?3兩只是被動輪,如圖1所示。原來的傳動方式是兩臺37KW的電機(jī)由電磁調(diào)速器驅(qū)動。這種生產(chǎn)工藝要求兩臺電機(jī)同步運轉(zhuǎn)。盡管對電磁調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)采取了控制同步運轉(zhuǎn)措施,由于電磁調(diào)速器的控制部分都是模擬PI調(diào)節(jié)器,精度和穩(wěn)定性都較差,在實際工作中,操作工人憑經(jīng)驗進(jìn)行速度微調(diào),很難調(diào)到兩電機(jī)同步運轉(zhuǎn)。這樣兩電機(jī)的負(fù)荷分配不均勻,嚴(yán)重時引起跳閘,影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
  

  圖1 鑄管機(jī)傳動示意圖

  
  二. 鑄管機(jī)的負(fù)載機(jī)械特性
  鑄管機(jī)負(fù)載特性為恒轉(zhuǎn)矩大慣性負(fù)載,并且,起動前先將一定量的鐵水先注入模具,然后再開始起動運轉(zhuǎn),因此又是重載起動。電磁調(diào)速器低速轉(zhuǎn)矩較差,要保證鑄管機(jī)起動正常起動,電動機(jī)的容量一般選得較大。鑄管機(jī)傳動由兩臺37KW的4極異步鼠籠電機(jī)承擔(dān),兩臺電機(jī)之間存在負(fù)荷分配問題。
  鑄管機(jī)的離心成型法對電氣傳動設(shè)備要求較高,首先要求滿載起動,起動力矩應(yīng)在電機(jī)100%額定力矩以上;其次低速運轉(zhuǎn)的時間長,要求低速力矩大;比較后由于鑄管機(jī)調(diào)速范圍大,為保證鑄鐵管的質(zhì)量,要求在整個工作速度范圍內(nèi),轉(zhuǎn)速應(yīng)基本穩(wěn)定。
  
  三. 鑄管機(jī)的變頻調(diào)速
  根據(jù)以上的情況,選用具有恒轉(zhuǎn)矩特性且起動力矩大的森蘭SB40S系列變頻器。如果用兩臺37KW變頻器,就需要考慮兩臺電機(jī)的同步控制問題,這樣做同步效果好,但電機(jī)上需安裝速度變送器(脈沖編碼器或測速發(fā)電機(jī)),其結(jié)果是比較麻煩而且投資會增加。如果將兩臺37kw電動機(jī)并聯(lián)后用一臺75KW變頻器控制,兩臺電機(jī)可做到同頻運轉(zhuǎn),但兩臺電動機(jī)的特性有一定的差異,其速度也會有速度差,對于電機(jī)的參數(shù)差別不大,同步要求不高的系統(tǒng)還是可以滿足使用要求。
  鑄管機(jī)對兩臺電機(jī)的同步要求不高,為簡單計采用電機(jī)并聯(lián),選用一臺SB40S75KW變頻器拖動兩臺37KW電機(jī)運行,為保護(hù)電機(jī),每臺電機(jī)需裝熱繼電器,如圖2中的RJ1,RJ2。設(shè)定F01=3,調(diào)速用X4,X5端子按鈕控制,按X4升速;按X5降速。停車時間設(shè)為120S,降速到變頻器的輸出頻率5Hz時,啟用直流制動。現(xiàn)場調(diào)試時測試,有一臺電機(jī)的線電流為57A,另一臺電機(jī)的線電流為38A,比較大的57A也未超過37kw電機(jī)電流的額定值,對生產(chǎn)應(yīng)用無影響。當(dāng)然也可選用森蘭SB80系列矢量控制高性能變頻器,這種變頻器有一種“特性軟化”功能,選擇特性軟化功能,可改變變頻器的特性曲線,使兩電機(jī)的線電流之差盡量縮小,負(fù)荷分配基本均勻。變頻調(diào)速控制原理與如圖2所示。
  變頻器的機(jī)械特性為恒轉(zhuǎn)矩,電機(jī)在低頻5Hz便可運行,高速42Hz時可達(dá)1200r/min,調(diào)速比1:8以上,極大的滿足了鑄管機(jī)的工藝要求。將電磁調(diào)速改造為變頻調(diào)速,簡單方法用變頻器驅(qū)動電磁調(diào)速電機(jī),將電磁調(diào)速器的轉(zhuǎn)差離合器的勵磁調(diào)到比較大,其效率僅為85%。為達(dá)到比較高的節(jié)能效率,需將電磁調(diào)速電機(jī)換為普通Y系列三相鼠籠電機(jī),或者用機(jī)械的方式將電機(jī)和轉(zhuǎn)差離合器的輸出直接相連。變頻調(diào)速后,考慮到電機(jī)運行在低速的時間比較長,電機(jī)的散熱受到一些影響,溫度會升高。在改造過程中,將電磁調(diào)速電機(jī)換為Y系列交流異步電動機(jī)時,如果是等容量的代換,由于原來電機(jī)的容量就選得比較大,改造后電機(jī)的溫升不會超過額定值,不必加恒速風(fēng)扇降溫;如果是非等容量代換,代換電機(jī)的容量比電磁調(diào)速電機(jī)小時,那就需在電機(jī)尾罩上加恒速風(fēng)機(jī),以利于電機(jī)的散熱。
  

  圖2 鑄管機(jī)變頻控制原理圖

  
  四.?節(jié)能分析
  鑄管機(jī)經(jīng)變頻改造后,用按鈕調(diào)速非常方便,改變了電磁調(diào)速器在運行中調(diào)同步很不容易實現(xiàn)同步的方法,使兩臺電機(jī)負(fù)荷分配大體均勻,做到了無級調(diào)速,運行平穩(wěn)。變頻器取代了電磁調(diào)速器后,有較好的節(jié)能效果,現(xiàn)分析如下:
  電磁調(diào)速的轉(zhuǎn)差離合器的損耗是由主動部分的風(fēng)阻?磨擦損耗及從動部分的機(jī)械磨擦所產(chǎn)生。如果考慮這些損耗與轉(zhuǎn)差離合器的激磁功率相平衡且忽略不計的活,則轉(zhuǎn)差離合器的輸入?輸出功率可用下式表示:
  電動機(jī)的輸出功率
  P1=M1n1(kw)
  式中:M1--電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩(kgf.m)
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