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ALPHA变频器在龙门刨床上的应用-【新闻】

发布时间:2021-04-06 01:51:48 阅读: 来源:高温风机厂家

ALPHA变频器在龙门刨床上的应用

一、B2010A龙门刨床工况概述

龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。龙门刨床的动力及控制回路比较复杂,尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。B2010A龙门刨床的主拖动采用最初50年代的A-G-M调速系统,即电机扩大机---直流发电机---直流电动机组系统。如图一所示。采用机械速比2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。

A-G-M调速系统(图一)

龙门刨床是频繁往复运动的生产机械,它的工作方式为循环方式。前进行程是切削行程;后退行程是不作切削的,只让工作台驶回为下一步切削作准备。运动示意图如图二所示。实际工作中为了提高劳动生产效率,轻载后退的速度要大于前进切削速度。由于不同的金属材料和不同的加工工艺,必须要求控制系统具备:

工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性;

工作台前进切削和后退的过程中运行平稳,不振荡,速度能单独地作无级调整,无须停车;

运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快;

在低速范围内切削力基本保持恒定状态,静差度小于3%;

前进与后退行程的末尾工作台自动减速,反向准确;

传动效率高,耗电量小;

控制系统简单,可靠安全,易于维修保养;

工作台运动图(图二)

如图二示,ab段(约12-15米/分)为刀具慢速切入工件,而后增加到可调速CD段进行前进切削,之后运行到设定行程开始减速为ef段,再经过换向行程控制,工作台由前进减速迅速制动并快速反向运行可调hi速度段后退,再后退至减速换向切换到前进行程。形成一个循环工作周期。

二、龙门刨床拖动系统的演变

1.原系统存在的主要缺陷

A-G-M调速系统,它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重。从工作情况来看,直流电动机的功率并没有得到充分利用,并且维护保养较困难。目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。

2.演变

从70年代至目前有极少部分采用晶闸管---直流电动机机组(V-M调速系统)。该系统低速时损耗大、功率因数低、对电网污染严重,而使用的还是直流电动机,维护保养困难的问题还是没有解决。

3.飞跃

随着科技进步,在电力电子技术和微电子技术方面有了飞速发展,以及矢量控制技术的完善,使得变频调速技术日新月异,并且变频调速发展空间愈加宽广,涉及领域之多,其优越性为众所周知。为此广大科技工作者致力于交流变频调速技术的应用,龙门刨床的拖动方式在向变频调速的方向转移,国外已有很多成功应用的实例。

三、ALPHA变频器应用在B2010A龙门刨床上

1、选型

根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求,采用了有速度传感器PG反馈的矢量型变频器-ALPHA6000S系列。该系列变频器的优越性能主要体现在:

有速度传感器矢量控制,调速范围为1:1000,稳态控制精度0.05%;

低频启动转矩10-100rpm时,200%额定转矩;

启动预励磁,加快矢量控制快速响应;

动态转矩响应小于150ms;

零伺服锁定功能,可以保持零速时150%的转矩输出;

可靠的转矩限定,防止频繁跳闸;

功能丰富输入,输出接口,方便实现自动化联网控制

完善的故障保护,告警功能,确保设备处于安全防护中

2.控制原理

(1)工作台主拖动用ALPHA6000S变频器驱动变频调速电机,代替A-G-M系统机组实现无级调速.

(2)采用制动单元及制动电阻,工作台停止,换向速度快,从应用来看,ALPHA6000S变频器在频繁换向过程中速度降低快,动力制动迅速,由于换向时工作时间短,为抑制泵升电压,采用了制动电阻进行能量释放。

(3)主控制系统采用台达PLC实现对主拖动变频器及整个机床的电气控制。

龙门刨床电气控制框图(图三)

四、应用情况及效果

根据应用,我们可以得出如下比较:

1.工作方式:

在改造前,工作时,直流发电机组一直处于运行状态,特别是在工作间隙、测量工件时等,白白消耗大量的空载能量。改造后,龙门刨床只是在工作台运动时才消耗能量,并且在轻载时变频器自动节能。

2.进线电流:

在改造前,大刨切削45号钢坯时,吃刀深度10mm,进刀量为1mm,检测进线电流为50A。改造后,同样加工条件下,进线电流仅为15.5A。

3.环境改善:

改造前,发电机组工作时噪音严重,可达80dB。改造后,检测噪音为70dB,大大改善了工作环境,利于操作工人的身心健康。

4.占地面积:

改造前,机组占地面积大,现在改造后仅为原来的10%。

5.机床维护:

改造前,直流系统需定期维护,且发生故障难以修理,特别是励磁发电机不发电故障。改造后,变频系统无需特别维护,且不易发生故障。

改造后,由于变频器控制柜集中,基本上不出大的故障。

6.机床运行:

改造前,由于原B2010A机床年久失修,各处性能大不如最初,换向惯性大。改造后,采用了先进的矢量控制,从性能、稳定性上超过原来,换向惯性小,反向快速响应。

7.节电效益:

测量进线,按有功功率来算,每天二班倒,工作15小时,每月平均生产26天,电费成本在0.7元,全年可节约电费73500.34元,仅此一项一年左右时间即可收回投资。

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