利用現(xiàn)代技術(shù)相當成熟的變頻調(diào)速器對平幅顯色皂洗機原同步控制系統(tǒng)進行了成功改造,效益明顯。
變頻調(diào)速同步控制改造方案的實施
(1)同步工藝要求
工藝流程圖1所示,平幅顯色皂洗機的工藝流程包括從軋車到落布共7個部分,整機由13個單元組成,每個單元分別由1臺功率相配的電動機拖動。軋車為主令單元,是布速給定單元,整機需要多大的運行速度,由主令單元給定和調(diào)整,其余12單元為從動單元。它們的速度必須嚴格跟蹤主令單元,并保持布速成同步。
[IMG=工藝流程]/uploadpic/tech/2007/11/2007111709183736702S.jpg[/IMG]
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圖 1[/align]
(2)同步信號的獲得
如圖2所示,布在前后單元之間,通過一個松緊架導布輥,導布輥在機器上的位置,取決于前后兩單元的布速。在松緊架的轉(zhuǎn)軸上,在相應(yīng)機構(gòu)裝有一只電位器,當松緊架導布輥由于布速不穩(wěn)定而上下滑動時,將通過相應(yīng)機構(gòu)使用電位器旋轉(zhuǎn),改變變頻器的輸出頻率,調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速,直到前后布速同步,所以在RP的滑動點上可獲得與前后兩單布速成正比的同步信號。
[IMG=同步信號]/uploadpic/tech/2007/11/2007111709193586538T.jpg[/IMG]
圖 2
(3) 電動機及變頻器的配置
1)這臺平幅顯色皂洗機在過去運行過程中,不易過載,故采用三相導步電動機拖動時容量可不必加大,又由于變頻器的容量主要取決于電動機的過載情況,故變頻器的容量只須與各單元的電動機容量相配即可,所選變頻器要求有輔助給定輸入端,由于國產(chǎn)變頻器的各項性能指標已完全能和國外進口變頻器相比,同比價格比國外進口變頻器低40%。故選擇了國產(chǎn)佳靈JP6C—T9高性能數(shù)字式變頻器。
2)由于這臺平幅顯色皂洗機對停車時間沒有特殊要求,選擇自由停車方式,減速成時間不變頻器默認值20s,故對變頻器未另選加制動電阻。
(4)主要電氣原理圖
同步模擬電壓信號控制電路如圖3所示(圖中只畫了部分電路,其余類似)。
[IMG=同步模擬電壓信號控制電路]/uploadpic/tech/2007/11/2007111709201252310V.jpg[/IMG]
圖 3
R[sub]f[/sub]為綜定電壓校對電位器,對整個給定電壓限幅。R為導布速電壓電位器,視工藝要求給定一個導布速電壓U[sub]R[/sub],其作用是在開車初期有一個較低的導布速,便于班車工接頭、調(diào)整。R[sub]W[/sub]為總調(diào)速電位器,R[sub]W[/sub]上調(diào)整電壓為直流U[sub]R[/sub]~10V。R[sub]G1[/sub]~R[sub]G13[/sub]為各單元變頻器給定電壓內(nèi)置微調(diào)電位器,R[sub]P1[/sub]~R[sub]P13[/sub]為同步信號微調(diào)電位器。
V1~V13為13個單元的變頻器,提供0~10V的直流模擬電壓信號。
主電路如圖4所示。
[IMG=主電路]/uploadpic/tech/2007/11/2007111709204823817O.jpg[/IMG]
圖 4
⑸變頻調(diào)速同步控制原理
1) 頻率增益確定
從圖3可知,在統(tǒng)一給定模擬電壓U[sub]RW[/sub]下,由于每個單元變頻器的變比和軋輥、導布輥的軸半徑不完全相同而造成各單元布速不一致,僅靠R[sub]G[/sub]和R[sub]P[/sub]兩微調(diào)電位器調(diào)整,要保證前后布速同步就很困難。
為了從根本上解決這一矛盾,實現(xiàn)布速同步,就必須要想法從根本上改變圖5基本給定頻率曲線(v-f)的斜率,以求在輸入相同模擬電壓的情況下,由于斜率不同,變頻器輸出頻率相差較大的三相電源,電動機的轉(zhuǎn)速也隨著發(fā)生較大差異,通過這個轉(zhuǎn)速差異就能滿足各個單元的布速同步要求,在運行中由于機械或其他原因造成布速偏差里,由圖2中的RP來自動調(diào)節(jié)。
[IMG=頻率曲線(v-f)]/uploadpic/tech/2007/11/2007111709211749245R.jpg[/IMG]
圖 5
2)電路接線及主要功能參數(shù)設(shè)置
① 電路接線 該平幅顯色皂洗機共有13個單元,每個單元的變外控端子接線如圖4所示(圖中只畫了部分電路,其它類似)。
② 變頻器控制方式 我們對變頻器采用模擬直流電流電壓0-10V外控端子VI和GND進行控制(VI:模擬電壓信號輸入端;GND:頻率設(shè)定共用端),模擬直流電壓VI來源于同步模擬電壓信號控制電路,如圖3所示:
③ 主要功能參數(shù)設(shè)置 根據(jù)JP6C-T9變頻器使用手冊,主要參數(shù)設(shè)定為:
CD00設(shè)定為1 用模擬電壓(端子GND-VI-+10V)設(shè)定:
CD01設(shè)定為1 用外部信號(FWD,REW)端了控制
CD07設(shè)定為0.0 自動轉(zhuǎn)矩提升,改善變頻器起動時的低速性能;
CD14 頻率增益設(shè)定;
CD67設(shè)定為1 禁止反轉(zhuǎn),在變頻器內(nèi)部把正向運行端子FWD與接點輸入公用端CM直接短接,如圖4所示;
最高頻率及其他相應(yīng)功能根據(jù)機器工藝作相應(yīng)設(shè)定。
3)電動機同步運行控制原理
圖3所示的同步模擬電壓信號控制電路,在全機起動后,對其13臺變頻器同時輸入一個模擬電壓信號V1(0-10V),變頻器一旦接到模擬電壓信號V1指令,每臺變頻器將根據(jù)所得到的模擬電壓信號V1(0-10V)的大小,輸出頻率為F的相應(yīng)三相交流電源,電動機受控輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速,滿足生產(chǎn)工藝的要求。若各個單元之間的布速發(fā)生變化,將通過松緊架處的同步信號電位器RP反饋回同步電壓信號,改變變頻器模擬電壓信號輸入的大小,從而改變相應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速,直到前后布速同步,整機速度控制,由一個統(tǒng)一的電位器RW控制著整個變頻器模擬電壓信號輸入的最小值和最大值,RW安裝在總控制臺,便于值班車工對整機調(diào)速。
變頻調(diào)速改造后的成效
(1)改造后的效果
改造后,一次性調(diào)試開車成功。經(jīng)過運行評價,布速穩(wěn)定,調(diào)速平穩(wěn)、方便,效果顯著,完全克服了直流電動機本身的不足,大大降低了故障率,各項技術(shù)參數(shù)滿足生產(chǎn)工藝設(shè)計要求,生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,達到了設(shè)想的預(yù)期效果。
(2)節(jié)能情況
變頻調(diào)速還具有節(jié)能的顯著特點,該平幅顯色器13個單元,裝機容量共計63.5kw,改造前全機最高布速運行,實際消耗電功率P[sub]1[/sub]=44.45KW。
改造后,運行最高布速實際測定,其消耗電功率P[sub]1[/sub]=27.68KW,若滿負荷運行,全年可節(jié)約電費約為4.532萬元,約一年多可收回投資。