ALPHA變頻器在龍門刨床上的應用

   時間:2014-03-12 05:45:21
ALPHA變頻器在龍門刨床上的應用簡介
  訊:  一、B2010A龍門刨床工況概述  龍門刨床是機械化自動化程度很高的大型機床。龍門刨床的動力及控制迴路比較複雜,尤其是刨床工作台主拖動系統……
ALPHA變頻器在龍門刨床上的應用正文


訊:


一、B2010A龍門刨床工況概述


龍門刨床是機械化自動化程度很高的大型機床。龍門刨床的動力及控制迴路比較複雜,尤其是刨床工作台主拖動系統完全依靠電氣自動化控制來執行的。B2010A龍門刨床的主拖動採用最初50年代的A-G-M調速系統,即電機擴大機---直流發電機---直流電動機組系統。如圖一所示。採用機械速比2:1和電氣調速範圍為10:1的機電聯合調速系統。


龍門刨床是頻繁往複運動的生產機械,它的工作方式為循環方式。前進行程是切削行程;後退行程是不作切削的,只讓工作台駛回為下一步切削作準備。運動示意圖如圖二所示。實際工作中為了提高勞動生產效率,輕載後退的速度要大於前進切削速度。由於不同的金屬材料和不同的加工工藝,必須要求控制系統具備:


工作台主拖動具有比較寬的調速範圍和較硬的機械特性;


工作台前進切削和後退的過程中運行平穩,不振蕩,速度能單獨地作無級調整,無須停車;


運行方向的改變要迅速、平滑、衝擊力小、動作反應快;


在低速範圍內切削力基本保持恆定狀態,靜差度小於3%;


前進與後退行程的末尾工作台自動減速,反向準確;


傳動效率高,耗電量小;


控制系統簡單,可靠安全,易於維修保養;


ab段(約12-15米/分)為刀具慢速切入工件,而後增加到可調速CD段進行前進切削,之後運行到設定行程開始減速為ef段,再經過換向行程控制,工作台由前進減速迅速制動並快速反向運行可調hi速度段後退,再後退至減速換向切換到前進行程。形成一個循環工作周期。


二、龍門刨床拖動系統的演變


1.原系統存在的主要缺陷


A-G-M調速系統,它具有佔地面積大、雜訊污染嚴重、尤其交流電動機拖動發電機浪費電能很嚴重。從工作情況來看,直流電動機的功率並沒有得到充分利用,並且維護保養較困難。目前許多在使用該系統工作的廠家都在想辦法解決以上問題。


2.演變


從70年代至目前有極少部分採用晶閘管---直流電動機機組(V-M調速系統)。該系統低速時損耗大、功率因數低、對電網污染嚴重,而使用的還是直流電動機,維護保養困難的問題還是沒有解決。


3.飛躍


隨著科技進步,在電力電子技術和微電子技術方面有了飛速發展,以及矢量控制技術的完善,使得變頻調速技術日新月異,並且變頻調速發展空間愈加寬廣,涉及領域之多,其優越性為眾所周知。為此廣大科技工作者致力於交流變頻調速技術的應用,龍門刨床的拖動方式在向變頻調速的方向轉移,國外已有很多成功應用的實例。


三、ALPHA變頻器應用在B2010A龍門刨床上


1、選型


根據前述龍門刨床直流拖動系統工作要求,採用了有速度感測器PG反饋的矢量型變頻器-ALPHA6000S系列。該系列變頻器的優越性能主要體現在:


有速度感測器矢量控制,調速範圍為1:1000,穩態控制精度0.05%;


低頻啟動轉矩10-100rpm時,200%額定轉矩;


啟動預勵磁,加快矢量控制快速響應;


動態轉矩響應小於150ms;


零伺服鎖定功能,可以保持零速時150%的轉矩輸出;


可靠的轉矩限定,防止頻繁跳閘;


功能豐富輸入,輸出介面,方便實現自動化聯網控制


完善的故障保護,告警功能,確保設備處於安全防護中


2.控制原理


(1)工作台主拖動用ALPHA6000S變頻器驅動變頻調速電機,代替A-G-M系統機組實現無級調速.


(2)採用制動單元及制動電阻,工作台停止,換向速度快,從應用來看,ALPHA6000S變頻器在頻繁換向過程中速度降低快,動力制動迅速,由於換向時工作時間短,為抑制泵升電壓,採用了制動電阻進行能量釋放。


(3)主控制系統採用台達PLC實現對主拖動變頻器及整個機床的電氣控制。


四、應用情況及效果


根據應用,我們可以得出如下比較:


1.工作方式:


在改造前,工作時,直流發電機組一直處於運行狀態,特別是在工作間隙、測量工件時等,白白消耗大量的空載能量。改造后,龍門刨床只是在工作台運動時才消耗能量,並且在輕載時變頻器自動節能。


2.進線電流:


在改造前,大刨切削45號鋼坯時,吃刀深度10mm,進刀量為1mm,檢測進線電流為50A。改造后,同樣加工條件下,進線電流僅為15.5A。


3.環境改善:


改造前,發電機組工作時噪音嚴重,可達80dB。改造后,檢測噪音為70dB,大大改善了工作環境,利於操作工人的身心健康。


4.佔地面積:


改造前,機組佔地面積大,現在改造后僅為原來的10%。


5.機床維護:


改造前,直流系統需定期維護,且發生故障難以修理,特別是勵磁發電機不發電故障。改造后,變頻系統無需特別維護,且不易發生故障。


改造后,由於變頻器控制櫃集中,基本上不出大的故障。


6.機床運行:


改造前,由於原B2010A機床年久失修,各處性能大不如最初,換向慣性大。改造后,採用了先進的矢量控制,從性能、穩定性上超過原來,換向慣性小,反向快速響應。


7.節電效益:


測量進線,按有功功率來算,每天二班倒,工作15小時,每月平均生產26天,電費成本在0.7元,全年可節約電費73500.34元,僅此一項一年左右時間即可收回投資。



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