英威騰Goodrive300在直驅(qū)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上的應(yīng)用
2012/3/26 15:27:31
深圳市英威騰電氣股份有限公司 技術(shù)支持部 劉志國(guó)
摘要：采用直驅(qū)式電動(dòng)螺旋鍛壓機(jī)床取代雙盤摩擦式鍛壓機(jī)床成為趨勢(shì)。Goodrive300變頻器在該類直驅(qū)式電動(dòng)螺旋鍛壓機(jī)械的成功應(yīng)用，體現(xiàn)了矢量變頻器優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)能力及矢量控制特性，大大提升了鍛壓機(jī)械的效率。
關(guān)鍵詞：Goodrive300、直驅(qū)式鍛壓機(jī)床、一拖二電機(jī)、矢量控制
一、引言
在很多金屬器件的加工過(guò)程中，鍛壓是必須經(jīng)過(guò)的處理階段。工件在加工過(guò)程中往往要求鍛壓設(shè)備能夠連續(xù)精確的擊打，同時(shí)在加工效率上要求有比較高的擊打速度。目前大多數(shù)的鍛壓機(jī)床采用雙盤摩擦的方式。這種方式存在的問(wèn)題是擊打精度低（誤差10%），擊打速度慢（每分鐘15次），能耗高（機(jī)械效率20%）。為克服雙盤摩擦鍛壓機(jī)床的缺點(diǎn)，本文將著重論述變頻器在直驅(qū)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)床的應(yīng)用。
二、直驅(qū)式壓力機(jī)的特點(diǎn)
1、直驅(qū)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是壓力機(jī)飛輪的組成部分，直接驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了傳統(tǒng)螺旋壓力機(jī)的傳動(dòng)鏈，機(jī)械故障降至最低。
2、電機(jī)裝有位置傳感器，位置信號(hào)反饋給控制器，控制器按程序數(shù)字化控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，打擊力控制準(zhǔn)確，適應(yīng)于各種金屬精密鍛造。
3、機(jī)身采用預(yù)應(yīng)力機(jī)架、機(jī)架與滑塊之間采用矩型導(dǎo)軌，導(dǎo)向精度高、抗偏載能力強(qiáng)，適應(yīng)于多模膛鍛造。
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，傳動(dòng)鏈短，操作維修方便，檢修工作量很小，節(jié)約勞動(dòng)力和維修費(fèi)用，運(yùn)行安全。
5、電機(jī)起動(dòng)電流小，當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的150%時(shí)，起動(dòng)電流僅為額定數(shù)值的30%，對(duì)電網(wǎng)沖擊小。滑塊靜止時(shí)，主電機(jī)不工作，電量消耗低。節(jié)電效果顯著。
6、制動(dòng)器為瓦塊式結(jié)構(gòu)性能可靠，加上電機(jī)自身帶有制動(dòng)功能，雙重剎車，可有效避免設(shè)備及人身傷害，安全性能高。
7、與摩擦螺旋壓力機(jī)相比，無(wú)摩擦盤、橫軸等中間傳動(dòng)裝置和摩擦帶易損件，零部件少，可靠性高，精度好，效率高。
三、控制要求
本文僅以青島某鍛壓機(jī)械廠直驅(qū)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)使用現(xiàn)場(chǎng)的要求為例進(jìn)行說(shuō)明，具體要求有如下：
1、客戶提供的電機(jī)參數(shù)見表1。變頻器需控制兩臺(tái)132KW異步電機(jī)的同時(shí)啟停控制。給變頻器控制命令有：正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，多段速指令，正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，故障復(fù)位；
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電機(jī)個(gè)數(shù) |
額定功率 |
額定電壓 |
額定電流 |
額定頻率 |
額定轉(zhuǎn)矩 |
恒轉(zhuǎn)矩頻率 |
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2臺(tái) |
132KW |
380V |
261A |
50HZ |
1727N.M |
5～50HZ |
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表1： 132KW異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)(兩臺(tái)電機(jī)參數(shù)一樣) |
2、輸出電壓穩(wěn)定，啟動(dòng)電流小。
3、矢量控制
4、停車方式：正轉(zhuǎn)自由停車，反轉(zhuǎn)減速停車。
5、啟動(dòng)方式：正轉(zhuǎn)直接啟動(dòng)，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速追蹤啟動(dòng)。
四、系統(tǒng)原理及控制實(shí)現(xiàn)
4.1變頻器選擇
采用兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)同時(shí)帶動(dòng)的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)需要超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要實(shí)現(xiàn)迅速的啟停控制，對(duì)控制精度的要求也較高，必須選用矢量控制型變頻器。Goodrive300系列變頻器是一款用來(lái)控制異步交流感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的變頻器，能很好滿足其性能要求。該變頻器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
A、低頻起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，無(wú)PG矢量控制0.25Hz/150%（SVC）
B、過(guò)載能力：150%額定電流60s，180%額定電流10s，200%額定電流1s
C、調(diào)速比：無(wú)PG矢量控制 1：200
D、速度控制精度：無(wú)PG矢量控制：±0.2%最高速度 響應(yīng)時(shí)間＜20ms
E、內(nèi)置C3濾波器，防干擾能力更強(qiáng)
4.2 控制實(shí)現(xiàn)
變頻器需要一拖二控制兩臺(tái)132KW的異步電動(dòng)機(jī)充分考慮其啟動(dòng)時(shí)要求的轉(zhuǎn)矩大，選用GD300-500G-4變頻器。直驅(qū)式壓力機(jī)需快速啟停，正反轉(zhuǎn)快速切換。下壓時(shí)（正轉(zhuǎn)）直接啟動(dòng)，碰到下壓停止接近開關(guān)后自由停車，靠慣性打擊完部件后（有個(gè)反彈的力）輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)，上升（反轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)速追蹤啟動(dòng)，碰到上升停止接近開關(guān)后有效制動(dòng)，完成一次打擊動(dòng)作。整個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣接線如圖2所示。
圖2
五、系統(tǒng)接線及調(diào)試
整個(gè)系統(tǒng)是由PLC給變頻器運(yùn)行命令的.Goodrive300系列變頻器在矢量控制上性能優(yōu)異，只需簡(jiǎn)單的自學(xué)習(xí)就能達(dá)到對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的精確控制。
5.1 系統(tǒng)接線
變頻器從S1接受啟動(dòng)信號(hào)、S2接收反轉(zhuǎn)信號(hào)、S3接多段速控制信號(hào)（端子和反轉(zhuǎn)信號(hào)并聯(lián)）、S4接正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)、S5接反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)、S6接故障復(fù)位信號(hào)、R01繼電器輸出接故障報(bào)警信號(hào)。
5.2 系統(tǒng)調(diào)試
調(diào)試主要包括參數(shù)自學(xué)習(xí)、空載調(diào)試兩個(gè)階段。
首先將電機(jī)參數(shù)輸入變頻器（功率是兩臺(tái)電機(jī)的總和，電流是兩臺(tái)電機(jī)的額定電流的總和），輸入后將P00.01改為0，通過(guò)P00.15改為2（靜態(tài)自學(xué)習(xí)），學(xué)習(xí)完畢后對(duì)參數(shù)表2上所述的參數(shù)一一輸入變頻器內(nèi)。開始空載調(diào)試。
5.3 變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器部分關(guān)鍵參數(shù)見表2。
|
功能瑪 |
功能說(shuō)明 |
參數(shù)值 |
功能瑪 |
功能說(shuō)明 |
參數(shù)值 |
|
P0.00 |
速度控制模式 |
1 |
P2.09 |
電機(jī)互感 |
3 |
|
P0.01 |
運(yùn)行通道選擇 |
1 |
P2.10 |
電機(jī)空載電流 |
223.9 |
|
P0.05 |
下限頻率 |
8 |
P3.20 |
電動(dòng)轉(zhuǎn)矩上限鍵盤設(shè)定 |
250 |
|
P0.10 |
鍵盤給定頻率 |
15 |
P3.21 |
制動(dòng)轉(zhuǎn)矩上限鍵盤設(shè)定 |
250 |
|
P0.11 |
加速時(shí)間 |
0.5S |
P5.02 |
S2端子 |
02 |
|
P0.12 |
減速時(shí)間 |
2S |
P5.03 |
S3端子 |
16 |
|
P1.00 |
啟動(dòng)運(yùn)行方式 |
4（注1） |
P5.04 |
S4端子 |
4 |
|
P1.08 |
停機(jī)方式選擇 |
3（注2） |
P5.05 |
S5端子 |
5 |
|
|
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|
P5.06 |
S6端子 |
7 |
|
P2.00 |
電機(jī)類型選擇 |
0 |
P5.16 |
S2端子閉合延時(shí)時(shí)間 |
0.35 |
|
P2.01 |
電機(jī)額定功率 |
250 |
P6.03 |
R01繼電器輸出 |
05 |
|
P2.02 |
電機(jī)額定頻率 |
50 |
P8.06 |
點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頻率 |
8 |
|
P2.03 |
電機(jī)額定電壓 |
380 |
P8.07 |
點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行加速時(shí)間 |
1 |
|
P2.04 |
電機(jī)額定電壓 |
380 |
P8.08 |
點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行減速時(shí)間 |
2 |
|
P2.05 |
電機(jī)額定電流 |
500 |
P8.37 |
能耗制動(dòng)使能 |
1 |
|
P2.06 |
電機(jī)定子電阻 |
0.006 |
P10.04 |
多段速1設(shè)定值 |
20% |
|
P2.07 |
電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻 |
0.011 |
P11.06 |
變頻器限流點(diǎn) |
120% |
|
P2.08 |
電機(jī)漏感 |
0.1 |
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注1：4為正轉(zhuǎn)直接啟動(dòng)，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速追蹤啟動(dòng)
注2：3為正轉(zhuǎn)自由停車，反轉(zhuǎn)減速停車
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表2： GD300參數(shù)設(shè)置情況表 |
本系統(tǒng)變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。
在調(diào)試過(guò)程中，由于正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間過(guò)短，電機(jī)剩磁電壓比較大，導(dǎo)致變頻器過(guò)流報(bào)警，可是適當(dāng)調(diào)整P5.16反轉(zhuǎn)指令延時(shí)閉合時(shí)間，適當(dāng)調(diào)整P3.20,P3.21電機(jī)的限流點(diǎn)和P11.06變頻器的限流點(diǎn)的比例值。
六、結(jié)束語(yǔ)
隨著控制技術(shù)的發(fā)展，直驅(qū)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)替代傳統(tǒng)的摩擦鍛壓機(jī)床的趨勢(shì)越來(lái)越明顯了，而英威騰變頻器在直驅(qū)式壓力機(jī)上的成功應(yīng)用，在鍛壓機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)有廣闊的空間。
關(guān)于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國(guó)內(nèi)、外辦事處30余個(gè)，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據(jù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機(jī)床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品銷售遍布全球60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
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