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        變頻調(diào)速技術用于壓鑄機的分析

        2015-05-30 15:12:07裴玉艷
        科技創(chuàng)新與應用 2015年32期
        關鍵詞:變頻調(diào)速技術壓鑄機節(jié)能

        裴玉艷

        摘 要:機械加工行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一,其中壓鑄機在鑄造行業(yè)中發(fā)揮重要作用,并且其應用比較廣泛。假如把變頻調(diào)速技術與壓鑄機結合在一起,能夠節(jié)約電能,產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。文章首先對變頻調(diào)速技術進行簡單介紹,對壓鑄機油泵電機的變頻節(jié)能進行分析,對變頻器改造方案進行研究,對變頻改造后設備的調(diào)試進行探討,并且對壓鑄機變頻改造前后的參數(shù)進行對比。

        關鍵詞:變頻調(diào)速技術;壓鑄機;節(jié)能

        1 變頻調(diào)速技術的介紹

        變頻調(diào)速技術就是在改變電動機定子電源頻率的前提下,對同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)的一種方法。變頻調(diào)速技術可以按照負載的變化使得電機完成自動、平滑的增速或者減速,調(diào)速大體上保持了異步電機固有轉(zhuǎn)差率小的特征,而且效率高、范圍寬、精度高,可以無級調(diào)速,其性能的優(yōu)越性不言而喻,超出任何其他一種交流調(diào)速方式,是現(xiàn)階段在國際上效益最高、性能最好、應用最為廣泛的高新技術。變頻調(diào)速技術選擇的是最新微機控制功率電子與電機傳動技術完成工業(yè)交流電機的無級調(diào)速。

        變頻調(diào)速系統(tǒng)是利用變頻器來完成對頻率的調(diào)整。1984年左右,因為第三代功率電子器件,包括GTO、GTR、MOSFET、IGBT等的陸續(xù)出現(xiàn),以及相關控制理論與計算機控制技術的持續(xù)發(fā)展,在一定程度上改善了變頻器的性能,使得交流調(diào)速技術不斷發(fā)展,其出現(xiàn)讓調(diào)速技術的整體面貌煥然一新。變頻調(diào)速尤其適用于交流電機拖動風機、泵類負載流量要求不穩(wěn)定、變化范圍較大、需經(jīng)常調(diào)節(jié)的場合,因為其改造技術比較簡便、運行及維修費比較低而得以迅速地推廣應用。圖1為變頻器內(nèi)電路組成框圖。

        圖1 變頻器內(nèi)電路組成框圖

        2 壓鑄機油泵電機的變頻節(jié)能

        液壓轉(zhuǎn)動壓鑄機的油泵選擇的是異步感應電動機,轉(zhuǎn)速和以下三個參數(shù)有直接關系,如公式(1)所示。

        N=60f(1-s)/p (1)

        其中,N是轉(zhuǎn)速;f是電壓頻率(單位為Hz);s是轉(zhuǎn)差率;p是電機極對數(shù)。

        由以上公式能夠得知:對電壓頻率f進行改變能夠改變電動機轉(zhuǎn)速。液壓轉(zhuǎn)動壓鑄機在工作時任何一個環(huán)節(jié)的負載有所不同,會導致s發(fā)生微小變化,然而液壓轉(zhuǎn)動壓鑄機對于油泵電機的轉(zhuǎn)速精度要求比較低,所以可忽略s產(chǎn)生的微小變化,以上公式可以分析,忽略s產(chǎn)生的變化之后,能夠近似看成N和f成正比,成線性關系,所以如果需要更改壓鑄機電機的轉(zhuǎn)速N時,也可以對電壓頻率f進行調(diào)整。

        3 變頻調(diào)速技術用于壓鑄機

        3.1變頻器改造方案

        按照壓鑄機在各個工作環(huán)節(jié)所需的油壓大小以及流量速度的區(qū)別,從壓鑄機的壓力電磁比例閥或者流量電磁比例閥取出信號,經(jīng)過電信號變送器進行處理,控制變頻器設備的輸出功率,使油泵電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,對油泵輸出流量Q進行調(diào)整,確保壓鑄機在各個工作環(huán)節(jié)所需的油壓大小與流量速度。進行改造過程中,把變頻器接入電機的供電回路,再將比例閥的信號(0~1A),經(jīng)過一系列變換,成為4~20mA,信號被傳送到變頻器的相應端口上,如此以來,隨著加工過程的變化,液壓油的流量也在變化。流量信號一般是用作對變頻器頻率進行協(xié)調(diào)的一種控制信號,在進行流量控制信號選取的時候,由于控制信號的協(xié)調(diào)范圍與流量信號相對值變化成正比,盡可能選取流量信號相對值變化較大的信號,如果變頻器的頻率超出這一限值,可以對變頻器的頻率增益功能進行設置,促進變頻器的頻率調(diào)整范圍進行改變。壓鑄機使用的變頻器是在其上添加0~1A信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),能夠把該信號當作變頻器對控制信號進行調(diào)整。信號得到調(diào)速處理之后,把相應的數(shù)據(jù)信息利用液壓回路元件重返變頻器,在顯示屏上進行顯示,對參數(shù)進行觀察,以獲取調(diào)速控制信號調(diào)整的作用。針對1450轉(zhuǎn)/分的交流異步電動機,在其間歇過程中,要求變頻器的輸出頻率必須達到10Hz,工作周期中要求變頻器的輸出頻率必須要大于50Hz。

        3.2 變頻改造后設備的調(diào)試

        壓鑄機的參數(shù)設置,變頻工作過程中壓力與流量要比正常工作條件略高,文章對壓鑄機進行設置,可以理解為是對變頻器的參數(shù)設置,具體而言,變頻器參數(shù)設定如下所示:最高操作頻率設置為50Hz;加速、減速時間是1s;主頻率是外部輸入;加減速曲線設置為V/F模式;對輸出電壓進行設置,必須確保其與控制電機電壓相同;低頻轉(zhuǎn)矩提升的設置盡量調(diào)??;運轉(zhuǎn)指令操作過程中,STOP鍵功能有效,AVR功能無效;其它參數(shù)如無特殊需求,保持出廠默認設置即可。

        4 壓鑄機變頻改造前后的參數(shù)比較

        對液態(tài)壓鑄機進行變頻調(diào)速相關改造之后,必須對運行情況仔細觀察,也要對電機及油泵的溫升情況進行測量,如果沒有出現(xiàn)任何異常情況,才可保證是改造成功,設備能夠正常運作。按照其工作頻率的區(qū)別,對加速時間進行選擇,液態(tài)壓鑄機的變頻器啟動之后直接開啟專用的“S”型曲線模式,這種模式能夠完成無極調(diào)速的功能需求,能夠滿足在不同加速時間的要求,以此確保變頻器無論在何種工作環(huán)境下都能夠降低變頻器電機由于直接啟動而導致電流沖擊的出現(xiàn),以此完成變頻器電機在啟動過程中的無電流沖擊的軟啟動工作模式。

        改造前后參數(shù)比較情況見表1、表2。

        對比發(fā)現(xiàn),確保油泵出口壓力沒有變化的基礎上,對電機進行改造之后,電流與溫升顯著下降。

        5 結束語

        總而言之,變頻調(diào)速技術在壓鑄機的應用,一方面能夠降低電機啟動電流沖擊,提升了壓鑄機的穩(wěn)定可靠性,減少維護保養(yǎng)的成本;另一方面延長設備壽命、減少設備噪音,促進壓鑄機工作效率的提升。文章對壓鑄機變頻調(diào)速的改造之后參數(shù)對比發(fā)現(xiàn),電流與溫升顯著下降,減少能耗的同時,獲得更多的經(jīng)濟效益。文章對有關變頻調(diào)速技術在壓鑄機的應用進行研究和探討,以期對于變頻調(diào)速的應用水平起到一定的提升作用。

        參考文獻

        [1]許方奎,周健.變頻器在企業(yè)節(jié)能降耗方面的推廣應用研究[J].機電信息,2011(30).

        [2]張錦平.變頻器應用中的容量選擇和噪聲抑制[J].電氣時代,2011(10).

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