圓方坯拋丸機拋頭用電機變頻改造

【摘 要】圓、方坯拋丸機是利用拋丸工藝清除圓鋼、方鋼等件表面氧化皮和鋼材因軋制而形成的表面鱗層。 拋丸機的4臺主拋頭電機原來采用接觸器星三角啟動控制模式，在生產(chǎn)實踐過程中接觸器以及電機損壞頻繁故障率較高，更換電機比較費時費力，導致維修工作量很大增加了維護成本。 現(xiàn)改用變頻器替代原來的接觸器控制模式后，故障率減小，運行效率提高，電耗降低。

　　1、拋丸機簡介：
　　1.1、機器用途和主要系統(tǒng)組成：
　　拋丸機是利用拋丸工藝清除圓鋼、方鋼等件表面氧化皮和鋼材因軋制而形成的表面鱗層。 圓鋼坯經(jīng)拋丸清理后其全部表面除銹標準達到 GB892 要求的 Sa 2.5 *，表面粗糙度達到的要求 Ra25 -50。 拋丸機由拋丸主機系統(tǒng)，拋丸室輥道輸送系統(tǒng)，加料裝置，卸料裝置，除塵系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。
　　1.2 工作原理
　　1.2.1 工件清理順序
　　天車卸料→方鋼分料和圓鋼攤料→步移加料→前輥道輸送→拋丸清理→后輥道輸送 →步移卸料→推集料→儲料→天車吊出。
　　1.2.2 彈丸循環(huán)順序
　　彈丸儲存→ 流量控制→拋丸清理工作→橫螺旋輸送→縱螺旋輸送→拋丸處理工件→斗式提升機垂直提升→丸渣
分離器→儲丸斗(再循環(huán))粉塵處理順序拋丸室粉塵→分離器粉塵→蝶閥風量控制 →慣性沉降室→濾筒器→板式凈化器→排入大氣
　　1.2.4 工藝布置
　　根 據(jù)工件特點，采用液壓加卸料、V 形輥道輸送、拋丸除銹、濾筒凈化除塵系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)、全自動電控系統(tǒng)，使圓鋼達到自動加料、自動卸料及拋丸清理的要求。
　　2、拋丸機拋頭主電路分析與改進：
　　原廠設計拋頭啟動控制方式采用星三角形。分析優(yōu)缺點：
　　2.1 星三角起動法適用于正常運行時繞組為三角形聯(lián)接的電動機，電動機的三相繞組的六個出線端都要引出，并接到轉(zhuǎn)換開關(guān)上。 起動時，將正常運行時三角形接法的定子繞組改接為星形聯(lián)接，起動結(jié)束后再換為三角形連接。 轉(zhuǎn)換延時由 PLC 內(nèi)程序設置。 一般說來，不需要添置啟動設備，有啟動開關(guān)或交流接觸器等控制設備就可以實現(xiàn)。
　　2.2 在實際生產(chǎn)中，拋丸機的拋頭電機由于頻繁啟停，接觸器動作頻繁，主觸點容易拉弧損壞，需要經(jīng)常更換。 而且由于一些機械故障的原因經(jīng)常導致電機堵轉(zhuǎn)過載等情況，電機電流突然增大電機絕緣容易損壞，經(jīng)常出現(xiàn)電機絕緣燒毀故障。 使用的電機額定功率 37kW、額定頻率 50Hz、額定轉(zhuǎn)速 2950r/min，由于彈丸拋射出來的力和加速度受電機的轉(zhuǎn)速控制，電機一直在額定轉(zhuǎn)速下高速運行導致拋丸器的內(nèi)部耐磨件磨損較快，需經(jīng)常更換無形之中也加大了維修成本。
　　3、變頻器改造方案：
　　3.1、變頻器原理：

　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。 變頻器主要采用交—直—交方式 （VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
　　3.2變頻器通訊控制的特點
　　控 制回路采用變頻器與 PLC 通過 PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡進行通訊控制，此種控制具有故障率低、抗干擾性好、可靠性高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點；PROFIBUS-DP 總線控制， 還可節(jié)省大量的控制電纜及安裝費用，安裝簡單,維護方便。 系統(tǒng)硬件配置如圖 1。
系統(tǒng)硬件配置圖1
　　3.3 具體改造步驟
　　3.3.1 在主電路中將原有的接觸器拆除;
　　3.3.2 安裝交流輸入電抗器（其作用改善變頻器輸入功率因素、減少輸入電流諧波、消除電源相間電壓不平衡引起的電流不平衡、抑制電源浪涌）；
　　3.3.3 安裝變頻器（輸入側(cè)與輸出側(cè)接線不能接反）；
　　3.3.4 安裝交流輸出電抗器（其作用減少變頻器輸出諧波、抑制變頻器產(chǎn)生的無線電干擾、減少輸出側(cè)的共模干擾和電機軸承電流）；
　　3.3.5 連接 profibus-DP 通訊模塊。
　　4、原設計拋頭電流：
　　原來的拋頭電流是通過電器柜內(nèi)電流互感器與操作臺上的電流表連接顯示，互感器型號：42L6 150/5,電流表型號：BH0.66 150/5，但在實際作業(yè)中由于電氣柜與現(xiàn)場操作臺有一定距離，電流表上顯示的電流與實際值相比存在一定誤差，數(shù)值不準確，給操作人員查看電流以及添加拋丸彈丸帶來不便。
　　現(xiàn) 通過觸摸屏與 PLC 通訊直接將相應的參數(shù)顯示在觸摸屏上。能準確顯示拋丸電流。 解決了接觸器控制的電流顯示誤差問題。 相應的增加了電機電流過高報警畫面進行提示，保證了設備的穩(wěn)定運行。
　　5、改用變頻器后的好處：
　　5.1 拋丸機拋頭變頻器采用 V/F 模式，控制方式靈活多變。 啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動平緩，在改變電壓的同時也改變頻率，實現(xiàn)無極調(diào)速，所以對電網(wǎng)幾乎沒什么影響。 另外，變頻器自帶各種保護：短路、缺相、過流、過載、欠流、過壓、欠壓、超頻、特低頻（此時電流很大）等等，而且變頻器自己實時顯示相關(guān)的電參量，做到實時監(jiān)視。
　　5.2 在實際操作中，變頻器可根據(jù)丸閘開啟程度的彈丸量和現(xiàn)場鋼坯材質(zhì)和拋丸要求情況調(diào)整電機頻率，確保設備完好的情況下也能滿足生產(chǎn)要求。 現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場變頻器頻率控制在 35Hz-40Hz 之間,達到了一定的節(jié)能效果。
　　5.3 變頻改造后設備運行故障率很低、提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、延長了拋頭耐磨件的使用周期、降低了備件成本和維修工的工作量。
　　5.4 變頻器、 觸摸屏、PLC 通過 PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)可以在本地或遠程進行控制、監(jiān)測和參數(shù)設定。

　　6、結(jié)語：

　　隨著工業(yè)的發(fā)展，變頻器在工廠設備中的應用越來越廣泛，變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為較有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 變頻調(diào)速能從簡單的手動控制到基于 RS-485 網(wǎng)絡的多機控制，與計算機和 PLC 聯(lián)網(wǎng)組成復雜的控制系統(tǒng)。 這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到行業(yè)中。 它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢應用變頻調(diào)速技術(shù)也是改造挖潛、增加效益的一條有效途徑。采用變頻調(diào)速裝置將使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟利益。