張開(kāi)宇

摘 要：針對(duì)B80190A型板料刨邊機(jī)設(shè)備在使用中存在的主要故障問(wèn)題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決措施。通過(guò)應(yīng)用變頻器對(duì)該設(shè)備主傳動(dòng)箱（小車(chē)）電器系統(tǒng)的改造和對(duì)設(shè)備立柱電源滑線電器部分的改造，不但解決系統(tǒng)存在的故障問(wèn)題，而且改善了設(shè)備操作者的工作環(huán)境，使之安全可靠。

關(guān)鍵詞：主傳動(dòng)箱與電源滑線；電器系統(tǒng)；改造

引言

根據(jù)設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)的故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造。通過(guò)采用變頻器裝置，改變控制啟動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，使設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)，降低故障率的發(fā)生。同時(shí)對(duì)電源滑線部分進(jìn)行改造，使操作更加安全可靠。

1 問(wèn)題的提出

B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)設(shè)備主要用于各類板料邊緣的整形工作，使加工完的板料邊緣無(wú)毛刺，外觀整齊。通過(guò)主傳動(dòng)箱（小車(chē)）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工，在工件加工過(guò)程中，小車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大距離為9000mm。

由于該設(shè)備的主傳動(dòng)箱（小車(chē)）電器系統(tǒng)和使用的電源滑線出廠就存在先天設(shè)計(jì)不足，在使用中電器故障頻繁發(fā)生，存在安全隱患，主要存在以下問(wèn)題：

1.1 B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)的電源采用角鋼滑線，裸漏電源滑線供電，設(shè)備操作者在工作中有觸電的危險(xiǎn)，存在安全隱患，不安全。

1.2 由于主傳動(dòng)箱（小車(chē)）的電器控制裝置安裝在設(shè)備操作者坐在的小車(chē)座位下部，內(nèi)部散熱條件極差，座位處的溫度在夏天時(shí)達(dá)到攝氏40℃以上。夏天設(shè)備操作者在如此高溫環(huán)境下工作，既不舒適又不安全。

1.3 該控制室線路凌亂，電器元件經(jīng)常燒壞，導(dǎo)致故障頻繁發(fā)生，故障率較高，給設(shè)備維修工作帶來(lái)困難。

2 產(chǎn)生的原因及其解決措施

2.1 B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)的電源采用角鋼滑線，裸露電源滑線供電，操作不安全的問(wèn)題。

2.1.1 原因

B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)的電源采用角鋼作為電源滑線，并且裸露電源滑線供電，供電的電壓為380V，對(duì)設(shè)備操作者的安全造成較大的威脅，經(jīng)分析屬于出廠設(shè)計(jì)就存在的先天不足和安全隱患。

2.1.2 采取的措施

對(duì)設(shè)備的立柱電器部分進(jìn)行了改造，采取拆除原角鋼電源滑線，使用安裝新型全封閉式母線電源滑線和導(dǎo)電器等電器元件的方法，解決了設(shè)備操作者在使用設(shè)備時(shí)存在的安全隱患問(wèn)題，使之既能符合安全規(guī)范要求，同時(shí)又在外觀上滿足美觀大方要求。

改造后原理如圖1所示，當(dāng)控制按鈕SB10接通和接觸器KM10閉合后，油泵電機(jī)M1工作，液壓系統(tǒng)運(yùn)行。只有把電源箱門(mén)關(guān)好，門(mén)限位開(kāi)關(guān)SP1接通，把空氣開(kāi)關(guān)QF1閉合后，全封閉式母線電源滑線接通電源，三相電源指示燈HL亮，電器系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。

2.2 主傳動(dòng)箱（小車(chē)）的電器控制裝置安裝在設(shè)備操作者坐在的小車(chē)座位下部，內(nèi)部散熱條件極差，座位處的溫度達(dá)到攝氏40℃以上。

2.2.1 原因

改造前原理圖2所示。

控制室主傳動(dòng)箱（小車(chē)）電器系統(tǒng)的工作原理是采用電阻降壓的方式，存在先天設(shè)計(jì)不足因素，主要因?yàn)椋簷C(jī)床主傳動(dòng)箱的運(yùn)動(dòng)采用了18.5KW的三相異步電動(dòng)機(jī)作為主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，它具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其往返運(yùn)動(dòng)的變向是依靠變換主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)主傳動(dòng)箱（小車(chē)）運(yùn)行到規(guī)定行程后，床身上的撞塊碰到停止行程開(kāi)關(guān)，而行程開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)給半導(dǎo)體時(shí)間繼電器，中間繼電器接通反向接觸器，使電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反向運(yùn)動(dòng)。原設(shè)計(jì)為了使機(jī)床在啟動(dòng)、停止、反向時(shí)平穩(wěn)起見(jiàn)，在主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)，在線路里串聯(lián)了適當(dāng)數(shù)值的啟動(dòng)電阻RJ（12個(gè)，0.3Ω、36.6A），這些啟動(dòng)電阻雖然限制瞬間電流（力矩），減少了因頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)而使電機(jī)溫升過(guò)高的現(xiàn)象。但是，因?yàn)橹鱾鲃?dòng)箱的控制電器裝置是安裝在主傳動(dòng)箱后部座位下部的電器箱內(nèi)，由于在線路里串聯(lián)了適當(dāng)數(shù)值的啟動(dòng)電阻RJ，而這些電阻要產(chǎn)生和散發(fā)熱量，并且能造成電器線路和電器元件老化，使電器元件的使用壽命縮短和工作性能的穩(wěn)定性變差。同時(shí)，由于電器箱內(nèi)溫度高和散熱條件差 ，這就是造成設(shè)備電器故障頻繁發(fā)生和設(shè)備操作者在夏季工作環(huán)境惡劣的主要原因，存在不安全因素。這些不安全因素表現(xiàn)為：（1）電器箱內(nèi)溫度高，易造成線路老化，線路在一定時(shí)候會(huì)自燃并引起火災(zāi)。（2）電器箱內(nèi)溫度高，易造成電器元件老化而性能不穩(wěn)定老化，造成短路產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)。這些因素都危及到人的生命安全。

2.2.2 采取的措施

改造后原理圖3。

變頻器應(yīng)用在控制啟動(dòng)工作時(shí)，它具有無(wú)噪音和基本不產(chǎn)生熱量，屬于平滑調(diào)速和軟啟動(dòng)方式，可以有效地解決高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩帶來(lái)的一些弊病。

在改造中采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置，變頻器的功率為22KW，它適合選配≤22KW以下的電動(dòng)機(jī)，而刨邊機(jī)主拖動(dòng)電機(jī)的功率為18.5KW，額定電壓380V，所選的變頻器型號(hào)與電動(dòng)機(jī)較匹配。

變頻器（FRN22G11S-4CX）的主要參數(shù)如下：最高頻率60HZ；基本頻率50HZ；額定電壓380V；最高電壓380V；加速時(shí)間6.0S；減速時(shí)間6.0S；轉(zhuǎn)矩提升6.0S；上限頻率70HZ，下限0HZ；驅(qū)動(dòng)（制動(dòng)）轉(zhuǎn)矩999%；頻率偏置0.0HZ；設(shè)定增益100%。

改造采取用M2主拖動(dòng)電機(jī)18.5KW進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)，取消啟動(dòng)電阻RJ，可以避免電阻產(chǎn)生熱量，影響電器元件性能；使用變頻器裝置后不需要啟功電阻。取消交流接觸器KM2、KM3、KM4，可以避免電路接觸器的觸點(diǎn)接觸不良故障，使電路更加簡(jiǎn)捷可靠。取消熱繼電器FR1，因變頻器本身具有過(guò)載熱保護(hù)功能，普通熱繼電器無(wú)必要設(shè)置；普通熱繼電器和變頻器的電子熱保護(hù)功能雖具有反時(shí)限特性，但普通熱繼電器卻不適應(yīng)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載熱保護(hù)，這是因?yàn)槠胀崂^電器的發(fā)熱元件是雙金屬片，其重復(fù)性能差、調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度影響、動(dòng)作不可靠、性能指標(biāo)落后，更重要的是：其發(fā)熱與散熱特性難以和電動(dòng)機(jī)相吻合；不能針對(duì)不同的運(yùn)行頻率采取不同的保護(hù)曲線；由于變頻器輸入為非正弦波，含有一定的高次諧波，因此易引起普通熱繼電器的誤動(dòng)作，而變頻器的熱保護(hù)功能則是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻特性，對(duì)不同的運(yùn)行頻率采用了不同的保護(hù)曲線，對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)更可靠。故在一般情況下，一臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)取消普通熱繼電器，不僅減少了元件，降低了成本，而且提過(guò)了系統(tǒng)的可靠性。取消控制回路中單項(xiàng)變壓器內(nèi)的控制保險(xiǎn)（3個(gè)熔斷器）FU1、FU2、FU3，將控制保險(xiǎn)FU1安裝在回路上，當(dāng)回路內(nèi)電壓電流過(guò)高時(shí)起保護(hù)作用，保護(hù)單項(xiàng)變壓器不受到損壞。取消控制潤(rùn)滑油泵電動(dòng)機(jī)M3工作的熱繼電器FR2。

同時(shí)，在變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置的一次測(cè)安裝進(jìn)線電抗器L，進(jìn)線電抗器L的主要作用有以下幾方面：（1）它可以降低諧波電流，改善功率因數(shù)，最大限度減少諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響；（2）抑制電網(wǎng)電壓的電流沖擊，有效地保護(hù)變頻器，免受其他產(chǎn)生諧波的設(shè)備諧波影響。

即點(diǎn)動(dòng)采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置，取代電阻降壓方式，啟動(dòng)控制解決電阻所產(chǎn)生的熱量，溫度接近常溫，降低設(shè)備故障頻率，節(jié)約了資金維修備件成本，使設(shè)備操作者的工作環(huán)境安全可靠。

原控制系統(tǒng)采用電阻降壓的工作方式，即能耗高，又成本費(fèi)用高。改造后控制系統(tǒng)應(yīng)用變頻器裝置，工作性能穩(wěn)定，既節(jié)約能源又減少了故障，給操作人員帶來(lái)舒適的工作環(huán)境。同時(shí)，改造使用變頻器控制系統(tǒng)后，完全引用原來(lái)的設(shè)備操作方式，操作使用方便。

2.3 控制室的電器元件經(jīng)常燒損和故障率高的問(wèn)題

2.3.1 原因

主傳動(dòng)箱（小車(chē)）的電器控制箱內(nèi)溫度高，散熱條件差，使電器元件老化和性能不穩(wěn)定，以及線路老化造成短路形成的，使電器元件如熱繼電器（FR1、FR2）、交流接觸器（KM2、KM3、KM4）、啟動(dòng)電阻（RJ）、控制保險(xiǎn)（FU1、FU2、FU3）及其它元件經(jīng)常被燒損。

2.3.2 采取措施

拆除主傳動(dòng)箱（小車(chē)）控制室全部原電器元件及線路，重新設(shè)計(jì)布置線路，淘汰落后電器元件，全部使用德國(guó)施耐德公司制造的電器元件，按規(guī)范重新配盤(pán)，減少了因電器元件的問(wèn)題帶來(lái)的故障，也給設(shè)備維修工作時(shí)帶來(lái)方便。

3 改造后的效果

3.1 通過(guò)對(duì)B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)設(shè)備電器系統(tǒng)中電源滑線部分的改造，解決了安全隱患問(wèn)題，保障了設(shè)備操作者的作業(yè)環(huán)境符合安全規(guī)范要求。

3.2 通過(guò)采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置代替電阻降壓方式的措施，有效解決了電阻所產(chǎn)生的熱量，使溫度接近常溫。同時(shí)，采用新型的電器元件代替老式電器元件，降低設(shè)備故障發(fā)生的頻率，節(jié)約了設(shè)備維修費(fèi)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 通過(guò)對(duì)B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)設(shè)備主傳動(dòng)箱（小車(chē)）電器系統(tǒng)和立柱電源滑線電器部分改造后的走訪，使用單位、設(shè)備維修人員和設(shè)備操作人員對(duì)改造工作表示滿意，尤其是設(shè)備操作者認(rèn)為工作環(huán)境的安全得到保障。

3.4 經(jīng)過(guò)對(duì)B80190A型板料邊緣刨邊機(jī)設(shè)備主傳動(dòng)箱（小車(chē)）電器系統(tǒng)的改造，設(shè)備運(yùn)行一年多以來(lái)，設(shè)備故障率下降了20%，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，節(jié)約維修費(fèi)近5000元 。

4 結(jié)束語(yǔ)

變頻器在設(shè)備改造中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特便是對(duì)80～90年代生產(chǎn)的設(shè)備來(lái)講，是既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的，以最少的投入可以獲得最大的效益。在本次改造中應(yīng)用變頻器裝置，既改善了操作者工作環(huán)境，又降低了故障率，節(jié)約了設(shè)備維修費(fèi)，效果是顯而易見(jiàn)的。

參考文獻(xiàn)

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