改造與更新技術版@文章編號:1671-0711(2010)020053-03龍門創(chuàng)床改造席紅延,李野2,李德勝3(1.張家口市節(jié)能監(jiān)測中心,河北張家口0750002清華大學電機系,北京1000843中煤張家口煤礦機械有限責任公司,河北張家口075025)摘要:分析龍門刨床工作臺的負載特性和原K-F-D調速系統(tǒng)的調速特性,并對應用交流電機改造龍門刨床主拖動系統(tǒng)進行可行性分析,通過改變拖動方式降低了龍門刨床主拖動的裝機容量,給出用交流異步電動機、變頻器、步進電機和PLC改造龍門刨床的控制和電氣實現(xiàn)方案,改造節(jié)電效果顯著關鍵詞:龍門刨床;K-F-D調速;變頻器;步進電機;PLC中圖分類號:TC55文獻標識碼:B1.原電氣系統(tǒng)的傳動原理及存在的問題步電動機應用變頻器調速,當調節(jié)頻率在額定頻率以上時中煤張家口煤礦機械有限責任公司HDC60型龍門刨床也具有恒功率特性,因此,可利用交流電動機的調速特性工作臺主運動拖動系統(tǒng)采用K-F-D調速系統(tǒng)。用交流電動降低拖動電機容量,提高效率。機M拖動直流發(fā)電機F1和勵磁發(fā)電機F2,由F向拖動刨臺該龍門刨床工作臺直流電機最高轉速為1000r/min,改的直流電動機D供電。F2一方面為直流發(fā)電機F1和直流電動造后選用同步轉速為750rmin的8級變頻交流異步電動機機D提供勵磁電流,同時也為控制電路提供220V直流電源。變頻電機在刨床最高轉速時的運行頻率為667Hz。當刨床工電機擴大機K由交流電動機M2拖動,它作為直流發(fā)電機F1作臺在低速擋、交流的勵磁調節(jié)器。系統(tǒng)采用電壓負反饋和電流正反饋等,其電動機運行在50Hz傳動原理及裝機容量如圖1所示。存在的主要問題:機組能時,對應的刨床工作耗大、效率低;控制器件老化,故障率高、維修困難;拖臺運行速度為3375動、控制系統(tǒng)噪聲大。由此可繪制2.采用出刨床工作臺改用交交流調速取流異步電動機采用變代直流調速頻調速后的調速特性的可行性分曲線,如圖2所示。圖2a中粗線1a與1b分圖1龍門刨床KFD調速系統(tǒng)傳動原理該龍門別表示交流調速系統(tǒng)g及裝機容量示意圖刨床主運動在低速擋與高速擋工“P的調速范圍為201,工作臺速度在45-90mmin的范圍內為作時的M=f()調速無級調速,其中電氣調速范圍為10:1,齒輪變速箱的調速范特性(M為電動機轉圍為21。低速擋(45-45mmin)和高速擋(9-90mmin)距的調速是靠調節(jié)直流發(fā)電機F的輸出電壓達到的,屬于恒速度)中國煤化工m轉距性質。度而CNMH(文為交流調速系統(tǒng)后龍門刨床的負載在高速段具有恒功率特性,而交流異速。圖2b中粗線1a與的調速特性與負載特性2010年02月|中國設備工程53@技術版改造與更新1b分別表示交流調速系統(tǒng)在低速擋與高速擋工作時的P=硅整流直流刀架步進電機∫()調速特性(P為電動機功率;V為工作臺運行速度),電源供電m[工樣電機功率隨速度升高而增大。圖2a與圖2b中的細線2a與2b分別將按步進電機控制器變頻器刨床負載在低速擋與高速擋工作時的M=f(v)調速特性和鈕、行程開P=f(調速特性關等輸入信行程開關刀架電機由圖可看出,當低速擋在最高速度V=45mmn時,從號先用繼電機械終端位}BC}氣橫果電機電氣調速系統(tǒng)的調速特性來看交流異步電動機所需的功率器隔離,再按鈕站按鈕為P(FG),它與負載的最大功率P(BD,計算功率)比值輸人PLC為PP=14。輸出部分電控制柜旋鈕由此可見,采用交流異步電動機應用變頻器改造原直器件保持原圖3龍門刨床控制系統(tǒng)原理圖流調速系統(tǒng)后,調速特性與負載的速度特性相接近,大大標號不變減小了電機容量。PLC輸入輸出類型和名稱如表1所示。3.交流異步電動機的容量計算將TD200可編程操作顯示器和變頻器操作面板安裝在控交流異步電動機的容量是由刨床最大出力決定的,即制柜面板上,其他布置與原控制柜基本相同。由丁作臺最大牽引力與計算速度決定的。在最大牽引力與(3)軟件設計計算速度下切削時,負載所需要的切削功率P(單位:表1PLc輸入輸出類型和名稱kW)為型名稱范圍類型名稱60X102×7垂直刀架快速移動垂真刀架進刀垂直刀架自動進給垂直刀架退刀式中:F最大牽引力,kg;V計算速度,mmin;3刀架右側刀架自動進斜刀架接歉側/架前進右側刀架快速移動右側刀架后退傳動機械效率;左側刀架快速移動左側刀架前進102—功率換算系數,1kW=102kg·m/s由于刨床工作臺返回行程不切削,負荷很小,電動機567左側刀架自動進給左側刀架后退按鈕在切削過程就允許過載,過負荷倍數為K。所以,考慮電松緊限位1升降緊機的工作制后,它的實際計算功率P=P。K8,經驗證明橫接觸器限位橫梁K#=14。該系列龍門刨床工作臺最大牽引力F=8000kg,計開關松緊限位2放松算速度V為25mmin,傳動機械效率為η=0.7。則由式(1)步進行指示燈得切削功率P為467kW,從而得出實際計算功率P=P∥KB=467/4=3336kW,采用交流異步電動機后其額定功率P=12步退前進前進繼電器后退14xP=46.kW。后退后退行程抬刀4.龍門刨床的電氣系統(tǒng)改造變頻電機散熱停止(1)改造方案及設備選型臺接觸器風機工①根據計算結果及現(xiàn)場經驗,按電機產品系列選用8級前進減速潤滑泵45kW變頻交流異步電動機和45kW恒轉距變頻器替代原前進換向備妥指示燈K-F-D調速設備即可。②選用三臺步進電機替代原設備的行程前進保護故障指示燈開關退減速左刀架、右刀架和垂直刀架電機。③設計、制作一臺以變頻器、步進電機控制器和PC為核心的控制柜,取代原控制21后退保護柜。龍門刨床控制系統(tǒng)原理圖見圖3。潤滑油壓保護(2)硬件設計L23慢速切入旋鈕在控制柜中,主回路用變頻器控制工作臺變頻電動機中國煤化工在變頻器直流端加制動單元,并配上制動電阻,以釋放電[26鄯YHCNMHG動機在換向時,工作臺返送回變頻器的能量。抬刀系統(tǒng)由27頻器故障中國設備工程2010年02月改造與更新技術版@龍門刨床的PLC軟件設計主要包括刀架移動、橫梁升降改造后,工作臺仍保持原有T作方式和曲線,自動循和工作臺往返三部分。環(huán)、步進、步退、刨削和磨削與原來相同。工作臺往5.改造節(jié)電效果及綜合效益分析F數返自動循所的邐回工件刨床工作臺采用交流異步電動機變頻調速后,電機的實現(xiàn),是由裝調速特性與刨床負載的機械特性吏加貼近,減小了裝機容2NC HX在床身的六個量,提高了電機效率;拖動系統(tǒng)的簡化使損耗大為減小,行程開關行程開關來控節(jié)能效果顯著。改造前,裝機容量為60kW,實際功耗約制,碰撞行程50kW;改造后,裝機容量降為45kW,經實測平均功耗約開關的制子和20kW。按刨床平均每天工作16h,每月工作26天,電費按圖4制子和行程開關的工作情況行程開關的工06元kWh計算,則每年節(jié)省電費89856元。作情況如圖4所示。按循環(huán)順序,工作臺動作分為七步。①龍門刨床的電氣系統(tǒng)改造后,既保持了原有調速系統(tǒng)當設備送電,變頻器備妥,橫梁已夾緊,油泵已開動時,的功能,又提高了技術指標,使系統(tǒng)的技術參數、結構、按下前進按鈕,則前進繼電器吸合,變頻器開始低頻運行,功能和性能更優(yōu)化,刨床工作更可靠。改善了系統(tǒng)靜態(tài)工作臺低速前進;后退行程抬刀繼電器失電,刀具放下;動態(tài)特性,增強設備加T能力。特別是刀架電機由異步電刀架電機正轉,開始進刀。②當制子D碰撞后退換向行程開機改為步進電機后,使刀架自動進刀精度大幅提高,控制關HHX時,刀架停止進刀,開始慢速切入。③當制子C碰機構更加簡清靈活。同時也解決了設備電氣系統(tǒng)老化、維撞后退減速行程開關H-JS時,開始高速前進。④前進至制護費用高等問題?，F(xiàn)已成功改造四臺龍門刨床,具有較好子A碰撞前進減速行程開關Q-s時,變頻器降低輸出頻率,的社會效益和經濟效益。工作臺低速前進。⑤當制子B碰撞前進換向行程開關Q-HX參考文獻時,前進繼電器失電;后退繼電器閉合,工作臺開始高速[1l李恩林龍門刨床自動控制M1北京:科學出版社,1978返回;同時,后退行程抬刀繼電器吸合,抬刀電磁鐵得電,[2]劉金琪機床電氣自動控制[M哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版刨刀抬起;刀架退刀接觸器吸合,開始退刀。⑥高速返回至制子B碰撞前進換向行程開關QHX時,刀架退刀接觸器3]聞家機械T業(yè)委員會機床電氣控制設備圍M]北京機械工業(yè)出斷開,退刀結束。⑦后退至制子C碰撞后退減速行程開關版社,1987H-JS時,工作臺開始低速返回。在后退過程中,當制子D碰{4萬全祿淺談SRD調速系統(tǒng)改造龍門刨床[機械,200,25撞后退換向行程開關H-HX時,又開始重復第①步的動作,到此工作臺完成了第一次的往復運動,以下過程重復執(zhí)行自動循環(huán)工作,直到按下停止按鈕,工作臺停止運行。收稿日期:200908-28勝利油田孤東采油廠采油廠從建立健全設備技術狀態(tài)的監(jiān)測管理網絡,使技術質量監(jiān)督站提高設備綜合效益全廠設備技術監(jiān)測工作逐步規(guī)范入手,出臺了“孤東采油廠設畚技術狀態(tài)監(jiān)測管理規(guī)定”和“孤東采油廠能耗測試勝利油田孤東采油廠技術質量監(jiān)督站以提高設備綜合管理規(guī)定”,自上而下逐步形成了層層有人管、事事有人效益為重點,加大設備狀態(tài)監(jiān)測的工作力度,確保了設備抓、時時有人關心設備技術監(jiān)測工作的良好氛圍,實現(xiàn)了安全、低耗、長壽命、高效運行。全廠設備全過程的管理和監(jiān)測。該站運用狀態(tài)監(jiān)測技術,及時發(fā)現(xiàn)設備故障,進一步同時,他們加強技術培訓,全面提高全廠設備技術查找故障原因,為設備的維護保養(yǎng)與維修提供科學依據,狀態(tài)監(jiān)測人員的業(yè)務技能。采油廠還積極參加勝利油田組同時對企業(yè)設備管理起到了預警和向深層次推進的作用織的設備技術狀態(tài)監(jiān)測管理的培訓與經驗交流活動,加強該站設備質量監(jiān)督人員從設備現(xiàn)場的狀態(tài)質量入手,與油田技術檢測中心設備質量檢測站的信息溝通,引進新逐漸從過去的眼看、手摸、耳聞轉變到以儀器對設備進行技術、新工藝,提高狀態(tài)監(jiān)測和維修水平。設備綜合完好監(jiān)測,通過狀態(tài)監(jiān)測查找出設備的事故隱患,對存在設備率高事故隱患的單位令其及時整改和維修,對提高設備綜合效超過YH中國煤化工2濟技術指標達到或CNMHG益起到積極作用。(通訊員朱益飛供稿)2010年02月|中國設備工程