變頻調速技術在改造雙速電機調速中的應用
發布時間:2019-07-12 11:34:40來源:
腈綸部1991年引進的7臺再割針梳機,均采用意大利生產的雙速電機進行調速,高速額定轉速為1 465r/min.多年來,由于再割針梳機電氣傳動控制故障率高,雙速電機日常維護工作量大,部分配件己損壞而無備件,故改造其調速部分,比較大限度發揮該設備的應有價值。
交流電動機變頻調速是近期發展起來的高新技術,它能無級調速,具有調速性能好,調速范圍寬,反應速度快,精度高,效率高,能直接啟動鼠籠式三相交流異步電動機,且變頻器本身還具有體積小,重量輕,可靠性能強,節能效果好,使用壽命長等特點。這種調速技術在工業發達國家己普遍采用,是電氣傳動的主要發展方向。
因此,由交流電動機和變頻調速器組成的先進的多級頻率調速系統改造雙速電機調速系統是極為有效的方法。現該7臺設備己分批全部改造,經過多年的使用,其控制線路及轉動系統在功能、性能和控制靈敏度等方面均達到和超過了原進口設計的技術要求。
2變頻調速的原理3對原電氣傳動系統進行技術分析改造前的再割針梳機(SMC)電氣傳動系統,采用意大利生產的雙速電機進行低速和高速調速,即由交流接觸器KM1控制電機的低速運轉(額定轉速725i/min),交流接觸器KM2和KM3由于雙速電動機起動時沖擊電流大,且電機開停頻繁,故交流接觸器容易損壞。據記載,改造前平均每臺每年更換交流接觸器六次,而且雙速電機日常維護工作量大,部分配件己損壞而無備件,故改造其調速部分。
通過分析,其控制系統具有如下自動控制功能:起動、停止、點動、面板控制開關、斷條壓輥停車、繞毛壓輥停車、門罩安全停車、緊急停車。
如要對再割針梳機電氣傳動系統進行改造,就必須滿足上述各項功能。
4變頻調速系統設計4.1設計框圖經過一系列分析,首臺設備的改造選擇了價格適中的日本富士變頻調速器FRN15G9S-4E(23kVA,額定電流30A)和國產三相交流異步電動機Y160L4(15kW額定電流30. 1A)組成的變頻調速系統。改造后的變頻調速系統框圖如所示。
機柜梳制針控割氣再電關于雙速調速問題,這里利用了變頻器的多級頻率功能來實現三相異步電動機的雙速運轉。在硬件設計過程中,使用X1和X2兩個端子分別控制異步電動機的低速和高速信號輸入,在參數設定中,通過設定功能參數碼20和功能參數碼21的值來調整電動機低速和高速運轉速度。
4.2變頻調速器選擇計算三相異步電動機確定之后,通常應根據異步電動機的額定參數或根據交流電動機的實際運行參數來選擇變頻調速器,而選擇變頻器如只考慮容量不考慮電流,極易造成晶體管模塊燒壞。再割針梳機屬連接性基本恒轉矩負載,而用變頻器供電時,交流電動機電流的脈動相對于工頻供電時大,因此計算變頻器的容量必須留有適當的余量,通常要求:電動機的額定電流。
根據實際測試,己知所使用的15kW三相交流異步電動機在實際運行中的比較大電流為20A.根據P= 1.732UIcSP公式可知電動機實際比較大功率為:這說明電動機處于輕載運行,即電機的實際負載比電機的額定輸出功率小,這種情況可選擇與負載相稱的逆變器容量。這里所選變頻器的額定電流應滿足:I實電動機電流實際運行中的比較大電流。
(額定電流30A)變頻器符合設計要求。
4.3電纜選擇計算變頻器輸出的電壓和頻率是變化的,輸出電壓波形為矩形波,含有多級高次諧波,將在導線上形成附加功率消耗。因此,變頻調速電控柜布置時應盡量靠近被控電機。當相隔距離加時,電纜上的功率消耗隨著電纜長度的加而加,從而嚴重地影響整個裝置的運行效率。當相距較遠時,應適當大電纜截面,將電纜阻抗限制在一定范圍內,具體按下式計算。
AV允許電壓降(V),取<2%額定電壓;Ie電動機額定電流(A +1X4動力電纜,總長度約10m.這里按電纜長期工作溫度不超過75 C時銅的電阻率為0.021其電纜單位長度的電阻值為電纜電阻(n)電纜長度(m)電纜電阻率(nmm/m)電纜截面積(mm)滿足設計要求。
44該變頻調速系統的優點該變頻調速系統反應速度快、精度高、效率高,能直接起動三相異步電動機。
該變頻調速系統具有調速性能好和調速范圍寬等特點,其低速和高速的速度可任意設定(在0~50Hz內),能精確滿足工藝生產要求。
該變頻調速系統控制線路簡單無需交流接觸器控制電機運轉,起動或點動時不會產生大的沖擊電流,系統比較安全。
該變頻調速系統具有節能效果好、使用壽命長的優點。
該變頻調速系統操作方便且具有多種保護和報警功能。
該變頻器采用的是一種改進的負載調頻控制方式,因此運行時振動低、噪聲小。
該變頻調速系統質量可靠,性能穩定,故障低,無易損件,因此幾乎不需要維修。
45安裝與調試ElectronicPubli求將變頻器參1數功能碼在變頻調速系統安裝完成后,首先對所有接線作了全面檢查,并確認無誤。在系統調試中,對變頻器各運行參數指令進行設定,為滿足工藝要速度124m/min)功能碼21參數設定為28Hz(線速度239m/min)加速時間設定為6s,減速時間設定為3s.在首臺改造設備的試開車過程中,曾遇到過絲束升頭困難的問題,但經過對線路進行詳細分析,發現時間繼電器KT1有問題,其一副延時斷開觸點接觸不好,消除KT1故障后,絲束升頭立即正常。在以后的其它6臺設備的改造過程中,安裝與調試均順利通過。
5小結年第七臺改造完畢,其變頻調速系統經過多年的運行,狀況良好。我廠7臺再割針梳機均己由原雙速電機調速系統改為變頻調速系統,這樣既解決無進口雙速電機的備臺問題,又能收到良好的經濟效益,同時還為解決引進設備的技術改進做了有益的嘗試,使引進設備更好地發揮其優越性。
a改造后的再割針梳機,設備狀態良好,系統在功能、性能、控制靈敏度等方面均達到和超過原設計的技術要求。多年的運轉實踐證明,改造后的再割針梳機比原系統有明顯的經濟效益。
b.電氣故障減少。使用多年來,除電動機正常的周期性保養外,變頻調速系統至今未發生任何故障,而原來雙速電機調速系統據記載,平均每年的故障為18次,設備維修量大大減少。
c設備備件費和維修工作量均大大下降。
與改造前相比,1臺再割針梳機每年節約的備件費有3 600.00元左右。
d減少非計劃停臺時間,提高產品的產量。
與改造前相比,以每年減少非計劃停臺三天時間計算,1臺再割針梳機一年可提高17t左右產量。
e利用變頻調速控制實現節能降耗。經測試,該再割針梳機一年節約用電33028.85度,以我廠工業綜合用電0. 62元/度計算改造后的再割針梳機每臺每年可節約電費20 f根據該變頻調速系統的節能效益和節省維修費用效果,投運20個月左右可以收回全部投資費用,加之提高了毛條產品質量等隱形效益,實際投資回收期會更短,經濟效益十分明顯。