變頻器在水平鑄造機(jī)上的應(yīng)用

1 概述

鋁電解水平鑄造機(jī)是用來生產(chǎn)不同規(guī)格的電解槽鋁母線、陽極鋁導(dǎo)桿的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。它的工藝流程是，注入混合爐內(nèi)的鋁液，經(jīng)溜槽流入中間包，再經(jīng)導(dǎo)流板流到根據(jù)母線或?qū)U規(guī)格選定的結(jié)晶器內(nèi)冷卻結(jié)晶，在牽引機(jī)的牽引下，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶成型而生產(chǎn)出來。在牽引機(jī)的索引下，生產(chǎn)出的母線沿著輥輪經(jīng)過同步鋸小車連續(xù)前進(jìn)，當(dāng)鋁母線長度符合實(shí)際需要或?yàn)榛鶞?zhǔn)母線的倍數(shù)時(shí)，同步鋸小車將被推向起始位置，并被壓盤固定，這時(shí)啟動鋸片電機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)鋸，小車會在母線的推動下前進(jìn)，當(dāng)小車行至終點(diǎn)，鋸片將母線鋸斷，這樣，可以連續(xù)生產(chǎn)出不同規(guī)格的鋁母線或鋁導(dǎo)桿。該設(shè)備原電氣線路采用繼電器控制，其牽引速度是通過減速比實(shí)現(xiàn)的定速值，所以生產(chǎn)母線的規(guī)格受到限制。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)格太大時(shí)，鋁水還未完全結(jié)晶，牽引機(jī)已將其拉出結(jié)晶器，會出現(xiàn)漏鋁，無法生產(chǎn)出母線;當(dāng)生產(chǎn)規(guī)格較小時(shí)，會出現(xiàn)堆鋁或母線表面不光滑，生產(chǎn)出廢品，因此只能生產(chǎn)一定規(guī)格的母線和導(dǎo)桿。采用變頻器來控制，可以根據(jù)所生產(chǎn)母線或?qū)U規(guī)格設(shè)定牽引機(jī)的速度，從而解決上述問題。

為了保證連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)到一定長度必須將其按所需尺寸鋸斷，以保證母線生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。與之配套的同步鋸進(jìn)鋸原采用繼電器控制，進(jìn)鋸速度無法控制，鋸斷大規(guī)格尺寸的母線時(shí)會由于進(jìn)鋸速度過快，將鋸片損壞，出現(xiàn)“爬鋸”現(xiàn)象，這樣生產(chǎn)出的母線外表雖光滑，內(nèi)部卻易出現(xiàn)裂紋，影響導(dǎo)電流量;小規(guī)格母線或?qū)U會由于速度太慢，使截面不光滑，不符合產(chǎn)品要求，同樣，進(jìn)鋸電機(jī)控制也由繼電器控制改為變頻器控制，可以根據(jù)需要設(shè)定任意規(guī)格母線或?qū)U所需要的進(jìn)鋸速度。

2 繼電器控制系統(tǒng)原理

鋁電解水平鑄造機(jī)牽引機(jī)及鋸片進(jìn)(退)控制原理如圖2 所示，其電路控制完全采用繼電器控制，M1 為牽引機(jī)電動機(jī)，生產(chǎn)時(shí)一般只需要牽引機(jī)單向運(yùn)行。M2 為進(jìn)(退)鋸電機(jī)，其電路為正反轉(zhuǎn)電路。由于整個電路保護(hù)裝置只采用了熱繼電器進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)性能差，若出現(xiàn)嚴(yán)重夾鋸，電機(jī)過載大，電路電氣性能會被破壞，更有甚者會燒壞電機(jī)。不僅如此，還因速度無法調(diào)整，無法生產(chǎn)出合格的母線。所以必須對其進(jìn)行改造。

猿改進(jìn)措施

3.1 技術(shù)參數(shù)

牽引機(jī)電機(jī)型號為Y112M-4，PN=4 kW，nN=1 480 r/min;

減速機(jī)型號為XWE2.2-106，減速比I越1 849;

進(jìn)鋸電機(jī)型號為Y90L-4，PN=1.5 kW，nN=1 480 r/min，進(jìn)(退)鋸速度為11.8 mm/s;

轉(zhuǎn)鋸電機(jī)型號為Y160M1-2，PN=11 kW，nN=2 900 r/min。

3.2 變頻器選型

根據(jù)實(shí)際工況，水平鑄造機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，同時(shí)依據(jù)設(shè)備電機(jī)銘牌上提供的技術(shù)參數(shù)，變頻器只有同時(shí)滿足以下三個條件，才能滿足實(shí)際工況需求。

變頻器容量為7.5 kV·A，而且啟動、停止平穩(wěn)，調(diào)速平滑，滿足恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，就能滿足鋁電解水平鑄造機(jī)的工況需求。在此改造過程中選用兩臺MF原7.5K原380V 型變頻器，分別對牽引機(jī)電機(jī)和進(jìn)(退)鋸電機(jī)進(jìn)行一拖一控制，并且選擇PLC 控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制方式，這樣能很好地解決生產(chǎn)不同規(guī)格的鋁母線或陽極導(dǎo)桿時(shí)，因帶板和同步鋸進(jìn)(退)速度難以調(diào)節(jié)而造成的產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)的問題。

3.3 變頻器控制系統(tǒng)原理

對鑄造牽引機(jī)、進(jìn)(退)鋸變頻改造控制系統(tǒng)的原理圖如圖3 所示。當(dāng)需要生產(chǎn)鋁母線或陽極導(dǎo)桿時(shí)，安裝好結(jié)晶器、引錠頭后，啟動各個回路主電源空開，需啟動牽引機(jī)，按下按鈕SB1，接觸器KM1吸合，1# 變頻器得電，變頻器頻率通過面板操作設(shè)定為生產(chǎn)母線規(guī)格估計(jì)值的最小值，當(dāng)引錠頭將母線拉出結(jié)晶器，逐漸升高頻率直到母線表面比較光滑符合生產(chǎn)要求為止，一般引錠頭處1 m左右為允許廢品。此時(shí)的頻率為生產(chǎn)這種規(guī)格母線的設(shè)定頻率，牽引機(jī)就保持在此頻率下連續(xù)運(yùn)行，直到同一規(guī)格的母線生產(chǎn)任務(wù)完成為止，從而也得到了經(jīng)驗(yàn)頻率值。當(dāng)生產(chǎn)母線長度達(dá)到生產(chǎn)需要或?yàn)橐?guī)定長度的整數(shù)倍時(shí)，需將其鋸斷，啟動鋸片電機(jī)，再按下按鈕SB2，2#變頻器得電，它的初始頻率為0 Hz，待鋸片旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，按下2# 變頻器的SB5正轉(zhuǎn)按鈕，再緩慢按變頻器面板升頻率按鈕，進(jìn)(退)鋸電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動絲桿完成進(jìn)鋸，將其頻率慢慢升高，觀察截面比較光滑，符合產(chǎn)品要求，就設(shè)定此時(shí)的頻率為這種規(guī)格母線進(jìn)鋸頻率，將其作為經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)鋸斷母線后，按下2# 變頻器SB7停止按鈕，將所鋸母線移走后，按下2# 變頻器SB6 反轉(zhuǎn)按鈕，退鋸頻率一般設(shè)定為工頻，進(jìn)(退)到位設(shè)計(jì)了到位限位，使接觸器KM2斷電，2#變頻器失電，完成退鋸工作。如此循環(huán)連續(xù)生產(chǎn)，圓滿完成生產(chǎn)所需要的不同規(guī)格的鋁母線、陽極導(dǎo)桿等產(chǎn)品。

4 結(jié)語

對鋁電解水平鑄造機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造后，可生產(chǎn)出多種規(guī)格的鋁母線，同時(shí)，也可生產(chǎn)出電解槽陽極導(dǎo)桿，不僅解決了新型電解槽擴(kuò)容急需新規(guī)格母線的難題，也為生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大急需增加陽極導(dǎo)桿數(shù)量提供了保證。所以此項(xiàng)改造看起來較小，但較好地利用變頻技術(shù)改造解決了實(shí)際生產(chǎn)難題。通過兩種控制方式的比較，采用變頻器控制的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來，不僅生產(chǎn)范圍擴(kuò)大，生產(chǎn)效率提高，而且對電機(jī)保護(hù)功能也有很大提高。