葛興巖

摘? ?要：移動平臺車是生產(chǎn)過程中常用的短途運(yùn)輸工具，普遍采用全壓啟動、可逆控制方式驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行。該控制方式存在電器元件易損，頻繁啟、停造成電機(jī)過流發(fā)熱而加速絕緣老化，機(jī)械傳動慣性沖擊損壞的缺點。利用變頻器先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢對傳統(tǒng)控制方式進(jìn)行改造，通過實際使用證明完全可以取代使用星角降壓啟動、自耦降壓啟動以及需要調(diào)速的各種設(shè)備。

關(guān)鍵詞：渣翻車? 電磁制動電機(jī)? 參數(shù)設(shè)置? 多段速

中圖分類號：TM921? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0093-03

2012年北營煉鐵上馬320t混鐵車（魚雷罐）項目，正式運(yùn)行后出現(xiàn)渣翻車電機(jī)頻繁損壞的現(xiàn)象。一個月內(nèi)燒損電機(jī)10余臺、次，甚至3天壞1臺。為保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，維修人員在生產(chǎn)間隙對機(jī)械和電氣線路反復(fù)排查，沒有找到電機(jī)損壞的故障原因。經(jīng)作業(yè)區(qū)上報到公司后，聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)制造單位到現(xiàn)場對設(shè)備整體檢查也沒有找到具體原因。為確保生產(chǎn)順行和避免更大的經(jīng)濟(jì)損失，公司決定抽調(diào)技術(shù)骨干成立攻關(guān)小組，組織對渣翻車屢損電機(jī)的問題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

1? 渣翻車電機(jī)頻繁損壞原因的查找分析

設(shè)備的工作流程如下：魚雷罐倒完鐵水以后，內(nèi)部殘留煉鐵后產(chǎn)生的物料需要定期排出，由在地下坑道運(yùn)行的渣翻車接收物料。渣翻車接渣后，沿總長23m的軌道運(yùn)行到出料口用吊車吊運(yùn)處理。該渣翻車由寬2.358m、長5.19m的平臺車和渣罐固件構(gòu)成，平臺車自重25t，載重63t以上，由電磁制動電機(jī)驅(qū)動減速機(jī)運(yùn)行，電氣部分是典型的全壓直接啟動可逆控制方式。電機(jī)工作原理如網(wǎng)上下載的圖1所示，電機(jī)參數(shù)如表1所示。

電磁制動電機(jī)的直流圓盤制動器YB安裝在電機(jī)非軸伸出端的端蓋上，當(dāng)電機(jī)接入電源工作時YB也同時通入直流電工作，YB電源由電機(jī)接線盒內(nèi)的整流器（輸入交流電壓380V，輸出直流電壓170V）供給，由于電磁力的作用，電磁鐵吸引銜鐵移動并壓縮彈簧，制動盤與銜鐵端蓋脫開，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)切斷電源時，電磁鐵失去磁吸力，彈簧推動銜鐵壓緊制動盤，在磨擦力矩作用下，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)測繪的電氣原理圖如圖2所示：（原理敘述從略）檢查電氣元件及線路正常。

為查找故障重新更換電機(jī)后，運(yùn)行渣翻車35s內(nèi)走完18m軌道全程，沒有機(jī)械卡阻和聲音異常現(xiàn)象。根據(jù)機(jī)械部分給定技術(shù)數(shù)據(jù)：速比80，每分鐘運(yùn)行30m，測量渣翻車車輪輪徑為φ840mm，根據(jù)已知條件：

i=80，V=30m/min，d=φ840mm

∵C=πd

∴C=3.14×840mm≈2.64m

∵V=m/s

∴V=18m÷35s≈0.514m/s

n2=18m÷2.64m÷35s×60s≈13.196 r/min

i=n1/n2=970r/min÷13.196r/min≈73.5 r/min

i=73.5<80

C-圓周長;V-線速度;i-總速比;r/min-轉(zhuǎn)速;n1-電動機(jī)轉(zhuǎn)速;n2-減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。

通過上述計算證明渣翻車實際運(yùn)行速度比技術(shù)給定速度快8%，機(jī)械部分基本滿足設(shè)備的運(yùn)行要求。

攻關(guān)小組仔細(xì)觀察崗位人員正常生產(chǎn)情況，發(fā)現(xiàn)魚雷罐傾翻出渣時操作人員頻繁點動SB3和SB5按鈕，接渣的渣罐車前后劇烈串動，監(jiān)視電機(jī)工作電流的量程300A的電流表指針在超出量程極限位置大幅波動。

正常電機(jī)的啟動電流應(yīng)為額定電流的4～7倍，現(xiàn)場實際情況嚴(yán)重超出正常啟動電流，而為了不影響正常的接渣生產(chǎn)，熱繼電器的保護(hù)觸點已經(jīng)人為短接。另外，渣翻車的平臺車構(gòu)件自重25t，渣罐自重22t，再加上15t左右的物料，電機(jī)每次都需驅(qū)動近60t以上的負(fù)荷。

經(jīng)詢問操作人員得知，渣翻車在接渣口位置反復(fù)移動對位來防止濺渣。而正反向頻繁點動使電機(jī)處于交替全壓直接啟動和制動狀態(tài)，過大電流使電機(jī)絕緣迅速老化直至燒損，是電磁制動電機(jī)損壞的根本原因。

2? 采用變頻器對設(shè)備進(jìn)行改造的原理與實施

2.1 采用變頻器對設(shè)備進(jìn)行改造的原理

既然操作人員需要不斷在接渣口位置移動渣翻車對位，就是在實際生產(chǎn)時需要的操作工藝要求，也說明原來的裝備設(shè)計已經(jīng)不符合生產(chǎn)現(xiàn)場的需求。在盡可能少變更現(xiàn)場設(shè)備的情況下，如何解決損壞電機(jī)的問題而又能滿足操作工藝要求，正是攻關(guān)小組面臨且必須解決的問題。由于電磁制動電動機(jī)工作在S1（連續(xù)工作制）下，通用變頻器的軟啟動特性和調(diào)速功能，完全能滿足其工作要求。

經(jīng)主管部門調(diào)撥一臺日本富士FRENIC5000G系列FRN15G11S-4CX通用變頻器 。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)變頻器使用原理，首先按預(yù)計使用要求設(shè)計繪制改造后的控制電路原理圖如圖3所示。

簡述工作原理如下：主回路QF和控制回路QF1合閘，SB旋轉(zhuǎn)復(fù)位。按下SB2接觸器KM吸合，KM輔助觸點KM-1吸合自保，變頻器上電，同時KM輔助觸點KM-2接通，電源指示燈HL點亮、表示變頻器處于待機(jī)狀態(tài)。

按下前進(jìn)點動按鈕SB4，變頻器X7端子與變頻器接點輸入信號的公共端子CM形成回路，變頻器以10Hz的低速驅(qū)動電機(jī)正向運(yùn)行，同時變頻器內(nèi)繼電器觸點Y5A和Y5C閉合吸合HL1點亮，表示變頻器處于運(yùn)行狀態(tài)。松開SB4，電機(jī)停止運(yùn)行。按下后退點動按鈕SB5，X8端子與CM形成回路，變頻器以10Hz的低速驅(qū)動電機(jī)反向運(yùn)行，同時變頻器運(yùn)行指示燈HL1點亮，松開SB5，電機(jī)停止運(yùn)行。

SB4和SB5在電路中完成的就是點動運(yùn)行的作用，SB6為故障復(fù)位按鈕，起到和變頻器控制面板一樣的復(fù)位作用。自鎖式主令開關(guān)SB3共分3檔，低速擋（I擋20Hz）、中速檔（II檔35Hz）與高速檔（III檔50Hz），變頻器正轉(zhuǎn)端子FWD和反轉(zhuǎn)端子REV與變頻器接點輸入信號的公共端子CM形成回路時為I擋，F(xiàn)WD與增命令端子X1和REV與減命令端子X2與CM形成回路時為II擋， FWD與X1和REV與X2加上多段速頻率選擇端子X3與CM形成回路時為III擋。

2.2 采用變頻器對設(shè)備進(jìn)行改造的實施

按照變頻器使用手冊的要求安裝好變頻器，首先拆掉電磁制動電機(jī)內(nèi)的制動器的直流供電模塊并鎖緊制動器的手動釋放機(jī)構(gòu)，使電機(jī)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。將電機(jī)電源線接到主接觸器KM下端;拆除KM1和KM2的主線和線圈連接線;拆除原3號線和SB3、SB4、SB5的連接線;將SB3更換成多檔位主令開關(guān);按設(shè)計原理圖對變頻器控制回路接線;經(jīng)復(fù)檢合格后，硬件安裝工作結(jié)束。

因為變頻器本身既有強(qiáng)電又有弱電，由硬件和軟件組成，只有設(shè)置合適的參數(shù)才能讓變頻器發(fā)揮應(yīng)有的作用。利用變頻器無級調(diào)速特性在需要渣翻車對位時實現(xiàn)低頻點動運(yùn)行，渣翻車在軌道中段運(yùn)行時選擇多段速運(yùn)行。

經(jīng)上述改造試車運(yùn)轉(zhuǎn)正常、各項指標(biāo)合格，圓滿完成公司交予的任務(wù)。從查找故障到改造設(shè)備的整個過程中深深體會到各工種技術(shù)人員相互協(xié)調(diào)、配合的重要性，如果有軟件方面的技術(shù)人員，在設(shè)備上安裝個小型PLC（可編程邏輯控制器）控制變頻器的運(yùn)行，本次設(shè)備改造將更加完美。

3? 結(jié)語

變頻器是電氣傳動控制系統(tǒng)重要的組成部分，是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流變頻調(diào)速領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。隨著變頻器的普及和性價比的提高，如果你工作的范圍有傳統(tǒng)的星角降壓啟動、自耦降壓啟動以及需要調(diào)速的電路、并且故障頻發(fā)，完全可以用變頻器取代。

各品牌變頻器在企事業(yè)單位的應(yīng)用日益廣泛，需要技術(shù)人員充分了解其在設(shè)備使用上的特點和運(yùn)行狀態(tài)，不但要使用和維護(hù)好，更要善于利用它對存在的老舊設(shè)備進(jìn)行合理的改造和升級，讓設(shè)備保持完好、保證生產(chǎn)順行是提高經(jīng)濟(jì)效益的保障，也是廣大維修技術(shù)人員的追求。

致謝：本文是在本鋼工學(xué)院孟紹峰老師悉心指導(dǎo)下完成的。值此，向孟老師表示誠摯謝意！此次設(shè)備改造得到設(shè)備主管史守峰同志大力支持和幫助，一并表示衷心的感謝。

參考文獻(xiàn)

[1] 張燕賓.常用變頻器功能手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2] 富士FRENIC5000G11S/P11S變頻器操作說明書[Z].