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变频器在重庆海康纺织集团的应用—同步控制改造方案
2006年2月16日 14:0  
    利用现代技术相当成熟的变频调速器对平幅显色皂洗机原同步控制系统进行了成功改造,效益明显。

    变频调速同步控制改造方案的实施

    (1) 同步工艺要求
工艺流程图1所示,平幅显色皂洗机的工艺流程括从轧车到落布共7个部分,整机由13个单元组成,每个单元分别由1台功率相配的电动机拖动。轧车为主令单元,是布速给定单元,整机需要多大的运行速度,由主令单元给定和调整,其余12单元为从动单元。它们的速度必须严格跟踪主令单元,并保持布速成同步。

    (2) 同步信号的获得
如图2所示,布在前后单元之间,通过一个松紧架导布辊,导布辊在机器上的位置,取决于前后两单元的布速。在松紧架的转轴上,在相应机构装有一只电位器,当松紧架导布辊由于布速不稳定而上下滑动时,将通过相应机构使用电位器旋转,改变变频器的输出频率,调节电动机的转速,直到前后布速同步,所以在RP的滑动点上可获得与前后两单布速成正比的同步信号。
图 2

    (3) 电动机及变频器的配置

    1) 这台平幅显色皂洗机在过去运行过程中,不易过载,故采用三相导步电动机拖动时容量可不必加大,又由于变频器的容量主要取决于电动机的过载情况,故变频器的容量只须与各单元的电动机容量相配即可,所选变频器要求有辅助给定输入端,由于国产变频器的各项性能指标已完全能和国外进口变频器相比,同比价格比国外进口变频器低40%。故选择了国产佳灵JP6C—T9高性能数字式变频器。

    2) 由于这台平幅显色皂洗机对停车时间没有特殊要求,选择自由停车方式,减速成时间不变频器默认值20s,故对变频器未另选加制动电阻。

    (4) 主要电气原理图

    同步模拟电压信号控制电路如图3所示(图中只画了部分电路,其余类似)。
图3

    Rf为综定电压校对电位器,对整个给定电压限幅。R为导布速电压电位器,视工艺要求给定一个导布速电压UR,其作用是在开车初期有一个较低的导布速,便于班车工接头、调整。RW为总调速电位器,RW上调整电压为直流UR~10V。RG1~RG13为各单元变频器给定电压内置微调电位器,RP1~RP13为同步信号微调电位器。

    ⑤ V1~V13为13个单元的变频器,提供0~10V的直流模拟电压信号。
主电路如图4所示。
图 4

    ⑸变频调速同步控制原理

    1) 频率增益确定

    从图3可知,在统一给定模拟电压URW下,由于每个单元变频器的变比和轧辊、导布辊的轴半径不完全相同而造成各单元布速不一致,仅*RG和RP两微调电位器调整,要保证前后布速同步就很困难。
为了从根本上解决这一矛盾,实现布速同步,就必须要想法从根本上改变图5基本给定频率曲线(v-f)的斜率,以求在输入相同模拟电压的情况下,由于斜率不同,变频器输出频率相差较大的三相电源,电动机的转速也随着发生较大差异,通过这个转速差异就能满足各个单元的布速同步要求,在运行中由于机械或其他原因造成布速偏差里,由图2中的RP来自动调节。
图 5

    2)电路接线及主要功能参数设置

    ① 电路接线 该平幅显色皂洗机共有13个单元,每个单元的变外控端子接线如图4所示(图中只画了部分电路,其它类似)

    ② 变频器控制方式 我们对变频器采用模拟直流电流电压0-10V外控端子VI和GND进行控制(VI:模拟电压信号输入端;GND:频率设定共用端),模拟直流电压VI来源于同步模拟电压信号控制电路,如图3所示:

    ③ 主要功能参数设置 根据JP6C-T9变频器使用手册,主要参数设定为:
CD00设定为1 用模拟电压(端子GND-VI-+10V)设定:
CD01设定为1 用外部信号(FWD,REW)端了控制
CD07设定为0.0 自动转矩提升,改善变频器起动时的低速性能;
CD14 频率增益设定;
CD67设定为1 禁止反转,在变频器内部把正向运行端子FWD与接点输入公用端CM直接短接,如图4所示;
最高频率及其他相应功能根据机器工艺作相应设定。

    3)电动机同步运行控制原理

    图3所示的同步模拟电压信号控制电路,在全机起动后,对其13台变频器同时输入一个模拟电压信号V1(0-10V),变频器一旦接到模拟电压信号V1指令,每台变频器将根据所得到的模拟电压信号V1(0-10V)的大小,输出频率为F的相应三相交流电源,电动机受控输出相应的转速,满足生产工艺的要求。若各个单元之间的布速发生变化,将通过松紧架处的同步信号电位器RP反馈回同步电压信号,改变变频器模拟电压信号输入的大小,从而改变相应电动机的转速,直到前后布速同步,整机速度控制,由一个统一的电位器RW控制着整个变频器模拟电压信号输入的最小值和最大值,RW安装在总控制台,便于值班车工对整机调速。
变频调速改造后的成效

    (1) 改造后的效果

    改造后,一次性调试开车成功。经过运行评价,布速稳定,调速平稳、方便,效果显著,完全克服了直流电动机本身的不足,大大降低了故障率,各项技术参数满足生产工艺设计要求,生产出了优质产品,达到了设想的预期效果。

    (2) 节能情况

    变频调速还具有节能的显著特点,该平幅显色器13个单元,装机容量共计63.5kw,改造前全机最高布速运行,实际消耗电功率P1=44.45KW.
改造后,运行最高布速实际测定,其消耗电功率P1=27.68KW,若满负荷运行,全年可节约电费约为4.532万元,约一年多可收回投资
 
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