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                                        鋼軌刨床直流發電機組改全數字直流調速系統的績效分析
                                        2012-07-10       manager    瀏覽:2079    0  

                                        1、前言

                                        我公司道岔車間現有兩臺120KW鋼軌刨床,其電氣傳動采用是我國上世紀六十年代流行交磁擴大機控制直流發電機組傳動方案,運行三十多年來,為工廠發展也發揮了重要作用,技術不斷發展,老設備占面積大、電能浪費嚴重、噪音大、備件不易等缺點日趨明顯。當今大型龍門刨床成熟直流傳動方案是采用全數字晶閘管可逆直流調速系統,它采用微型計算機進行控制,使整個電控系統裝置體積小,高效、節能,運行可靠性也大為提高。

                                        2、電氣傳動系統改造方案

                                        鑒于以上原因,我們20058月先對其中1#鋼軌刨床進行了改造,新改電氣傳動采用PLC(可編程邏輯控制器)控制全數字晶閘管可逆直流調速系統。電控系統PLC選用日本OMRON公司CPM2A型整體式PLC,它負責完成全數字直流調速裝置外圍給定信號處理、機床按鈕站信號、各種限位信號和系統故障信號邏輯控制與處理。全數字晶閘管可逆直流調速裝置選用英國歐陸公司590+系列500A四象限邏輯無環流(可逆)全數字直流電機調速裝置,它內部主電路是由兩組反并聯三相全控晶閘管整流單元組成,兩者觸發脈沖邏輯互鎖構成四象限邏輯無環流(可逆)直流調速電氣傳動系統。它所有控制算法都由高速16位微處理器完成,以獲優越動態控制性能;自整定算法可自動計算出電流環PI常數及電流斷續點,使系統獲最佳動態性能;其電流環自適應功能使系統變化較大時,也可獲平穩速度響應。此次改造調速系統采用光電編碼器構成轉速負反饋速度閉環控制,提高電氣調速系統速度平穩性、擴大系統調速范圍、減小轉速靜差率。

                                        3、新舊兩種調速系統技術指標對比

                                        下面就新舊兩種調速系統技術性能做以詳細比較。

                                        3.1 調速范圍

                                        鋼軌刨床交磁擴大機控制直流發電機組拖動方式(JFFD)采用電壓負反饋、電流正反饋控制方式,其調速范圍D20。全數字晶閘管可逆直流調速拖動方式(KZD)采用光電編碼器做轉速負反饋,其調速范圍D50

                                        3.2 穩態精度

                                        JFFD系統穩態精度只能達到1%,而KZD系統穩態精度卻能達到0.1%(光電編碼器反饋)。

                                        3.3 運行可靠性

                                        JFFD系統調整電阻多,采用繼電器邏輯控制方式固有連接接點多,造成電路虛接故障幾率很高。JFFD系統直流發電機、交磁擴大機、勵磁機均有換向器和電刷,因電刷接觸不良造成故障頗多。高速微處理器控制KZD系統采用可編程序控制器(PLC)后,整個控制系統是適用于惡劣工業環境工業計算機來完成所有控制算法,整個電控系統比JFFD系統大為簡化,原控制電路中繼電器邏輯控制硬觸點代之以PLC軟觸點,原主電路中直流發電機組、交磁擴大機、勵磁機、啟動電阻等代之以電路簡練全數字晶閘管整流裝置。控制電路簡化、大電流接點減少,必將進一步提高鋼軌刨床電氣傳動系統運行可靠性。

                                        3.4 可維修性

                                        JFFD系統可調電阻多,控制電機多,需調整部位多,調試難度大,維修不易。高速微處理器控制KZD系統采用全數字裝置,充分發揮了計算機軟件靈活優勢,具有完善數字控制和保護功能;數字控制調整點少,調試參數自整定,發生故障后有準確故障信息顯示,縮短了維修時間。

                                        3.5 效率及設備體積

                                        JFFD系統交流異步電動機拖動直流發電機組效率僅能達到93%左右;其電氣傳動系統電氣控制柜以外,還有占面積達3平方米直流發電機組、交磁擴大機、勵磁機、啟動電阻箱等外圍設備,機組運行噪音大。高速微處理器控制KZD電氣傳動系統效率高達98%以上;其全部控制裝置均安裝原電氣控制柜內,無其它外圍裝置,運行無噪音。12米鋼軌刨床改造后操作人員反映,以前擾人機組噪音沒有了,工作環境大為改善。

                                        3.6 節能分析及投資效益

                                        2005827,我們分別已改造1#鋼軌刨床和未改造2#鋼軌刨床上各安裝了一臺三相四線有功電度表和一臺三相四線無功電度表進行節電數據采集。兩臺鋼軌刨床班次安排和所加工產品均接近相同。2005928日,時隔一月后記錄電度表讀數。已改造1#鋼軌刨床月耗電:有功為43×60(電流互感器變比)=2580KW?h,無功為120×60(電流互感器變比)=7200KVar?h; 未改造2#鋼軌刨床月耗電:有功為98×60(電流互感器變比)=5880KW?h,無功為398×60(電流互感器變比)=23880KVar?h

                                        由以上數據可知,采用全數字晶閘管可逆直流調速系統鋼軌刨床比采用直流發電機組電氣傳動鋼軌刨床平均月節電:有功為3300KW?h,無功為16680KVar?h。有功節電意義每年可直接節約電費:3300KW?h/月)×12(月)×0.5(元/ KW?h=19800(元),按此估算就改造后直接節約電費一項,此次改造9.3萬元投資就可5年完全回收。無功節電意義降低車間供電母線線路損耗,降低車間配電變壓器二次電流,節約無功電流可以出讓給電網中新安裝設備,化解了新增設備后車間配電變壓器增容問題。由以上節電數據可以看出,鋼軌刨床改造后節約無功遠比有功大多,無功節電給車間電網帶來間接收益也是十分明顯。

                                        4、結束語

                                        綜上所述,用PLC控制全數字晶閘管可逆直流調速系統改造交磁擴大機控制直流發電機組調速系統,鋼軌刨床調速范圍、穩態精度、調速平滑性等技術指標均有所提高,運行可靠性有技術保證,可維修性較好,效率高占面積小,無噪音運行,投資回收期短,這是一項經濟、可行設備節能改造方案。鋼軌刨床節能改造后,機床操作者認為這項改造既有利于公司節電和設備性能提高,又有利于對操作者工作環境改善,是一項利國利民好事。

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