森蘭變頻器在立式車床上的應(yīng)用

一、概述

某單位有臺(tái)型號(hào)為C516A單柱式立床，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，原機(jī)床的拖動(dòng)系統(tǒng)是采用一臺(tái)功率為30kW的電動(dòng)機(jī)作為主傳動(dòng)，電機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，通過(guò)減速箱，液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。由于系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，液壓系統(tǒng)維護(hù)工作量大。

二、機(jī)床液壓系統(tǒng)變頻改造方案

考慮到原有液壓系統(tǒng)維護(hù)非常難，我們可以去掉原來(lái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，直接用變頻器拖動(dòng)主軸電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的轉(zhuǎn)速。但是原來(lái)的橫梁的升降、刀具的移動(dòng)是靠原來(lái)的液壓傳動(dòng)來(lái)完成的，所以不能完全去掉。如果要完全撤離液壓傳動(dòng)，必須配備橫梁、刀具的傳動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。為了滿足改造，必須滿足以下要求才能保證機(jī)床可靠運(yùn)行：

1、電機(jī)要求

通常要求用變頻電機(jī)，或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻的散熱要求，并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣。

2、變頻器的技術(shù)要求

1）要求低頻力矩大

機(jī)床低速時(shí)需要具有強(qiáng)大的過(guò)載能力，變頻器可以提供150%過(guò)載保護(hù)，能夠滿足設(shè)備要求。選用矢量變頻器，低頻時(shí)（1～10Hz）能達(dá)到150%額定轉(zhuǎn)矩。

2）轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)速精度高

選用矢量變頻器，能實(shí)現(xiàn)很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果，依據(jù)負(fù)載的變化，通過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。

3）減速停車速度快

通常機(jī)床的加減速時(shí)間都是比較短的，加速時(shí)間靠變頻器的性能保證，減速時(shí)間則依靠外加制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元。

4）進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)

選用矢量變頻器后，要達(dá)到很好的控制性能，通常都需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)，其目的是獲取準(zhǔn)確的電機(jī)內(nèi)部參數(shù)，以用于矢量控制計(jì)算。參數(shù)自學(xué)習(xí)所需要的電機(jī)銘牌參數(shù)有：電機(jī)額定功率、電機(jī)額定頻率、電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、電機(jī)額定電壓、電機(jī)額定電流。有的變頻電機(jī)的銘牌上可能沒(méi)標(biāo)額定轉(zhuǎn)速值，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估計(jì)一下額定轉(zhuǎn)速。在進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí)，務(wù)必要在空載（電機(jī)軸上不接負(fù)載）的時(shí)候進(jìn)行。只有在空載的時(shí)候才能保證自學(xué)習(xí)出來(lái)的電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性。

如果現(xiàn)場(chǎng)條件沒(méi)辦法進(jìn)行空載運(yùn)行，可以考慮用變頻器出廠的電機(jī)參數(shù)試運(yùn)行。

5）頻率指令和運(yùn)行指令

機(jī)床上使用的變頻器的頻率指令和運(yùn)行指令都來(lái)源于控制器，一般給定的通道有兩種，一種是模擬量給定，另一種是多段速給定，或者兩者同時(shí)給定，以多段速優(yōu)先。模擬量給定以電壓型模擬量為主，也有電流型的。變頻器對(duì)這兩種類型的模擬量都可以采集。

3、抗干擾問(wèn)題

變頻器在出廠的時(shí)候作了很好的抗干擾試驗(yàn)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，但變頻器同時(shí)也是一個(gè)干擾源，在使用中很難避免不對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行干擾，特別是變頻器的頻率指令和運(yùn)行指令也可能會(huì)受到干擾，干擾嚴(yán)重的會(huì)造成頻率指令不穩(wěn)定，變頻器誤動(dòng)作等。解決此類問(wèn)題的辦法是在變頻器的輸出線上加磁環(huán)以減少高頻輻射。

森蘭SB70G系列矢量控制變頻器完全滿足以上條件。森蘭SB70G系列矢量控制變頻器是希望森蘭科技股份有限公司自主研發(fā)的新一代高性能變頻器，可靠性高，功能強(qiáng)大，可廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、煤炭、食品、造紙、印染、供水等行業(yè)。

我們選擇森蘭SB70G37變頻器拖動(dòng)主軸30kW電機(jī)，由于電機(jī)要求快速制動(dòng)剎車，必須配備制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。制動(dòng)單元型號(hào)為森蘭SZ20G30/45，按制動(dòng)力矩為100%來(lái)算，制動(dòng)電阻選擇6kW/15Ω

三、機(jī)床液壓系統(tǒng)變頻改造后的節(jié)能分析

由于變頻器對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能齊全，所以大大減少電機(jī)的保養(yǎng)，同時(shí)減少原來(lái)的液壓系統(tǒng)中的電磁閥和油泵等主要器件。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，檢修復(fù)雜，而變頻器調(diào)速操作簡(jiǎn)單方便，可靠性高。原來(lái)主軸電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，存在電能的白白浪費(fèi)，加裝變頻器后預(yù)計(jì)可以節(jié)能15%左右。