鄒旭光　董亞婷

摘 要:將變頻器運(yùn)用于皮帶式輸送機(jī)的控制,滿載運(yùn)行時(shí)電機(jī)工作電流超過(guò)額定值,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,故障原因分析。

關(guān)鍵詞:皮帶式輸送機(jī)變頻器電機(jī)發(fā)熱V/f調(diào)節(jié)傳動(dòng)比

中圖分類號(hào):TD634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(a)-0127-01

帶式輸送機(jī)是一種以摩擦力為驅(qū)動(dòng)力來(lái)連續(xù)傳輸物料的高效機(jī)械設(shè)備,在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用,有著物料運(yùn)量大、輸送距離長(zhǎng)、工作時(shí)間連續(xù)等優(yōu)點(diǎn),而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、運(yùn)行可靠,易于實(shí)現(xiàn)集中控制和加裝自動(dòng)化設(shè)備?，F(xiàn)有一部帶寬650mm的直行皮帶式輸送機(jī),工作條件為:單軸單電機(jī),連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),空載啟動(dòng),滿載運(yùn)行,載荷平穩(wěn),設(shè)計(jì)使用年限15年,S7包括電制動(dòng)的連續(xù)周期工作制,工作環(huán)境為室內(nèi),環(huán)境溫度為室溫。運(yùn)輸帶速允許誤差±5％,輸送帶效率η=0.94-0.96。皮帶工作拉力F=2800N,帶速V=1.6m/s,α=0o,滾筒直徑D=400mm,物料輸送量60t/h。配用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YB160M-4,其主要參數(shù)為:額定功率P=11kW,額定電壓380V,額定電流22.6A,額定轉(zhuǎn)速1440r/min,絕緣等級(jí):B,防護(hù)等級(jí)為IP44。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)得到了日益完善。變頻器以其卓越的性能和突出的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高生產(chǎn)效率、降低皮帶強(qiáng)度要求、延長(zhǎng)設(shè)備部件壽命、降低設(shè)備維護(hù)量、使輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和重載起動(dòng),對(duì)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造,用變頻器來(lái)控制皮帶機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行。經(jīng)過(guò)計(jì)算選型,變頻器選用三菱FR-A540-18.5K-CH型。

當(dāng)設(shè)備安裝完畢,變頻器參數(shù)設(shè)定好后,通電試車時(shí)發(fā)現(xiàn)滿載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,用鉗形電流表測(cè)得工作電流超過(guò)22.6A,但過(guò)載保護(hù)繼電器沒有動(dòng)作。問(wèn)題出在哪里？

故障現(xiàn)象是電機(jī)過(guò)熱,工作電流超過(guò)額定值。造成電機(jī)過(guò)熱的因素很多,如室溫過(guò)高、散熱不良、過(guò)負(fù)荷、電壓不平衡、缺相、電機(jī)受潮、機(jī)械卡阻、堵轉(zhuǎn)、接線錯(cuò)誤、頻繁起動(dòng)等等。查找故障原因時(shí)分析了以下幾種情況。

第一類情況:停電后檢查電機(jī),由于在加裝變頻器之前該輸送機(jī)一直運(yùn)行正常,所以室溫過(guò)高、散熱不良、電機(jī)受潮、運(yùn)動(dòng)部件被卡阻等等暫時(shí)可以被排除。如果是電機(jī)缺相運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)會(huì)有強(qiáng)烈的嗡嗡聲,震動(dòng)增大,有異常響聲,轉(zhuǎn)速下降,電流增大甚至燒毀電機(jī)等現(xiàn)象。這與實(shí)際運(yùn)行情況不符,可以排除。

第二類情況:根據(jù)工作電流超過(guò)額定電流這一情況,懷疑有可能是負(fù)荷過(guò)重或三相電壓不平衡等原因造成電機(jī)過(guò)載發(fā)熱嚴(yán)重。

(1)當(dāng)電壓不平衡時(shí)電機(jī)會(huì)發(fā)出很大噪聲,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)抖動(dòng),軸上輸出功率大大降低,電機(jī)發(fā)熱不均衡,負(fù)荷大時(shí)會(huì)發(fā)生過(guò)流故障,保護(hù)器頻繁動(dòng)作。要先檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡,再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡。如不平衡,則有可能是變頻器內(nèi)部故障。如果測(cè)得變頻器輸出端的三相電壓平衡,那從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路上有可能出問(wèn)題。應(yīng)檢查相關(guān)線路接線等。經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查后,確定可以排除三相電壓不平衡情況。

(2)再檢查變頻器的電子熱保護(hù)功能預(yù)設(shè)值是否合理。若電機(jī)發(fā)熱,但是溫升不高,則有可能是電子熱保護(hù)功能的預(yù)置值偏保守。如果電子熱保護(hù)功能預(yù)設(shè)值已經(jīng)設(shè)置到最大值,則說(shuō)明變頻器容量選擇過(guò)小,必須更換大容量變頻器。如變頻器容量夠大,則可以放大電子熱保護(hù)功能的預(yù)設(shè)值。經(jīng)過(guò)分析,這個(gè)也可以排除。

(3)電機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)過(guò)負(fù)荷,電機(jī)軸上負(fù)荷偏大,表現(xiàn)為電機(jī)的溫升過(guò)大,發(fā)熱嚴(yán)重,工作電流大于額定值,過(guò)載繼電保護(hù)未動(dòng)作,這與實(shí)際運(yùn)行情況基本相符。對(duì)于皮帶輸送機(jī)這種恒轉(zhuǎn)矩類的負(fù)載,可能原因是變頻器輸出頻率過(guò)低,電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足,拖不動(dòng)負(fù)荷,而且電機(jī)低頻運(yùn)行時(shí)風(fēng)扇運(yùn)行慢,熱量散不出去導(dǎo)致電機(jī)溫升異常。這個(gè)可以采用以下三種措施來(lái)解決。

①更換大容量電機(jī)以提高低速轉(zhuǎn)矩。

電機(jī)轉(zhuǎn)速公式:n＝60f/P

(n為轉(zhuǎn)速,f為電源頻率,P為磁極對(duì)數(shù))

電機(jī)功率:P=1.732×U×I×cosφ

(電機(jī)是三相對(duì)稱負(fù)載,U、I分別為線電壓、線電流,cosφ是功率因數(shù))

電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式:T=9550·P/n

(T為轉(zhuǎn)矩,單位N·m,P為輸出功率,單位kW,n是電機(jī)轉(zhuǎn)速,單位r/min)

大容量電機(jī)轉(zhuǎn)矩大,低轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)械特性曲線好。

②是增大V/f參數(shù)設(shè)定,設(shè)定“轉(zhuǎn)矩提升”手動(dòng)補(bǔ)償參數(shù),在低頻段對(duì)電源電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。這是因?yàn)樵谙聢D中f1是基頻,設(shè)置成電動(dòng)機(jī)的額定頻率50Hz。在基頻以下調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,此時(shí),電機(jī)的機(jī)械特性基本上是平行下移的,在頻率較低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩將減少,滿載啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)候會(huì)過(guò)負(fù)荷,電機(jī)發(fā)熱。

③通過(guò)加大傳動(dòng)比的方式來(lái)提高變頻器輸出頻率,增加轉(zhuǎn)矩,以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷(如圖1)。

通常把電動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速與負(fù)載輸入軸的轉(zhuǎn)速之比稱為傳動(dòng)比。假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)比為TL,原來(lái)的傳動(dòng)比為λ,改變后的傳動(dòng)比是λ'',那么在原傳動(dòng)比的情況下,折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算值,如下。

T''L1=TL/λ

傳動(dòng)比改變后,折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算值,如下。

T''L2=TL/λ''

當(dāng)λ''>λ時(shí),T''L2

綜上所述,老設(shè)備改造升級(jí)時(shí),要全盤細(xì)致考慮系統(tǒng)各部分匹配情況,不能簡(jiǎn)單地把新老設(shè)備生堆硬砌接到一起,否則就可能會(huì)出問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹菁．三菱PLC、觸摸屏和變頻器應(yīng)用技術(shù)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 丁斗章．變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用[M]．機(jī)械工業(yè)出版社.