變頻直流制動功能在卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、變頻直流制動功能在卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：本文討論的是將現(xiàn)有系統(tǒng)的制動方式由機(jī)械制動改為直流制動。機(jī)械制動是依靠電磁來實(shí)現(xiàn)的。有時由于機(jī)械原因或電的原因，抱閘不動作或失靈，從而導(dǎo)致卸料小車定位不準(zhǔn)，會產(chǎn)生“溜車”現(xiàn)象，料偏離料倉口而漏出。作者使用變頻器來實(shí)現(xiàn)直流制動。通過參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)直流制動功能。改為變頻器控制后，小車定位精確度將大為提高，很大程度上降低料的浪費(fèi)。在一鋼廠，直流制動主要運(yùn)用于副原料上料系統(tǒng)和合金上料系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：直流制動；MM440變頻器；定位；參數(shù)0 引言 新鋼公司第一煉鋼廠主要承擔(dān)著將鐵水冶煉成鋼水，再將鋼水鑄成鋼坯的任務(wù)。要想煉出好鋼，在冶煉過程中副原料、合金的投入非常

2、關(guān)鍵。一鋼廠有三座100t轉(zhuǎn)爐，副原料上料系統(tǒng)、合金上料系統(tǒng)均為公用部分，依靠卸料小車在三座轉(zhuǎn)爐之間往返運(yùn)轉(zhuǎn)來卸料。為了合理、有效地利用輔料（副原料、合金），減少浪費(fèi)，卸料小車必須精確地停在每個料倉(料斗)口，這就涉及到小車定位問題。小車定位問題是本文論述的重點(diǎn)問題。 1 系統(tǒng)簡介 1.1 副原料上料過程簡介 一鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)所需的副原料由低位料倉通過皮帶運(yùn)到高位料倉。當(dāng)然，料并不是直接進(jìn)高位料倉的，而是通過卸料小車（我們稱118卸料小車）按照需要進(jìn)入到指定的倉位?，F(xiàn)有的控制方式是通過接觸器的吸合、斷開使電機(jī)得電、失電，同時控制抱閘的抱緊、松開（電磁制動或機(jī)械制動）。 1.2 合金上料過程簡

3、介 人工將合金裝入料倉后，假如2#轉(zhuǎn)爐要用某種合金時，合金工首先在畫面上將卸料小車（3#卸料小車）開往2#轉(zhuǎn)爐，定好位后點(diǎn)擊該合金所對應(yīng)的倉進(jìn)行磅料操作。合金從料倉振到運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶后，通過皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，下到2#轉(zhuǎn)爐料斗（中位料斗），最后進(jìn)入到2#轉(zhuǎn)爐爐體中。小車行走的控制方式與1.1類似。 2 關(guān)鍵技術(shù)問題 小車的定位是通過接觸器的吸合、斷開使電機(jī)得電、失電，同時控制抱閘的抱緊、松開（電磁制動或機(jī)械制動）。機(jī)械制動是依靠電磁來實(shí)現(xiàn)的，有時由于機(jī)械原因或電的原因，抱閘不動作或失靈，從而導(dǎo)致卸料小車定位不準(zhǔn)，會產(chǎn)生“溜車”現(xiàn)象，料偏離料倉口而漏出。 針對這個問題，我們決定采用一種更有效的制動方式，使小車

4、定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定。為此查找了一些相關(guān)資料。 2.1 變頻器制動方式介紹 變頻器制動的基本方法常用的有：能耗制動、回饋（再生）制動、直流制動。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)【1】。 （1） 對于能耗制動方式，電路比較簡單，對電網(wǎng)無污染，費(fèi)用投入較低，普遍用于較小功率頻繁起制動的系統(tǒng)中。但這種方式的不足是，在制動過程中隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，拖動系統(tǒng)動能也在減少，于是電動機(jī)的再生能力和制動轉(zhuǎn)矩也在減少。所以在慣性較大的拖動系統(tǒng)中，常會出現(xiàn)在低速時停不住，而產(chǎn)生“爬行”的現(xiàn)象，從而使停車時間延長或定位的準(zhǔn)確性降低。而且運(yùn)行效率低，能量消耗在電阻上，從節(jié)能及經(jīng)濟(jì)角度來說不好，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，而且制動

5、電阻的容量將增大，故僅適用于一般負(fù)載的停車。 （2）對于回饋（再生）制動方式，其優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。 其缺點(diǎn)是：只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下(電網(wǎng)電壓波動不大于10)，才可以采用這種回饋制動方式；在回饋時，對電網(wǎng)有諧波污染；控制復(fù)雜，成本較高。 （3） 對于直流制動方式，其原理是【2】：當(dāng)變頻器處于停止減速狀態(tài)時，變頻器的輸出雖然已被切斷，但由于負(fù)載的慣性轉(zhuǎn)動仍然帶著電機(jī)在轉(zhuǎn)。此時如果向電機(jī)定子繞組中的任意兩相通入直流電流，就會產(chǎn)生固定的磁場，只要轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)，這個磁場就會在鼠籠轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于轉(zhuǎn)子的電阻非常小，即使是很小的感應(yīng)電動勢也可以產(chǎn)生很大

6、的轉(zhuǎn)子電流，從而在導(dǎo)條及轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生很強(qiáng)的制動效果，使電機(jī)快速停轉(zhuǎn)。 隨著速度的下降，感應(yīng)電動勢的頻率也降低，因而轉(zhuǎn)子阻抗也隨著頻率的降低而變化。轉(zhuǎn)子歐姆電阻逐漸占主要地位，從而隨著速度的降低，制動效果增強(qiáng)了。發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩在即將停轉(zhuǎn)的時候急劇下降，最終在停轉(zhuǎn)后完全中止。這種開始平緩而后逐漸增強(qiáng)的制動效果，使得它在實(shí)際中適用于幾乎所有的減速制動過程【1】。 但這種制動方式的制動能量以熱損耗的形式消耗在轉(zhuǎn)子繞組中，如果頻繁地長期使用直流制動易引起電動機(jī)過熱。 直流制動方式主要應(yīng)用場合：a需要準(zhǔn)確停車的場合；b用于阻止起動電動機(jī)由于外因引起的不規(guī)則自動旋轉(zhuǎn)，例：風(fēng)機(jī)。 3 小車控制方式改進(jìn)

7、 通過2.1的介紹，結(jié)合一鋼廠的實(shí)際情況，我們決定利用MM440變頻器的直流制動功能來控制小車的定位。 MM440系列變頻器是西門子最新一代變頻器。它由微處理器控制，采用IGBT作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性【3】。 要實(shí)現(xiàn)MM440變頻器的直流制動功能，在配置MM440變頻器參數(shù)時要用到以下參數(shù): P1230-使能直流(注入)制動; P1232-直流制動電流; P1236-復(fù)合制動電流; P0347-祛磁時間; 以下圖1、圖2是停車直流制動過程示意圖： 圖 1 停車直流制動過程示意圖I 圖 2 停車直流制動過程示意圖II 圖中,P1233-直流制動的持續(xù)時間;P1234

8、-直流制動的起始頻率;P0347-祛磁時間 直流注入制動是向電動機(jī)注入直流制動電流，使電動機(jī)快速制動到靜止停車（施加的電流還使電動機(jī)軸保持不變）。發(fā)出直流制動信號時，變頻器的輸出脈沖被封鎖,并且在電動機(jī)充分祛磁后(祛磁時間是根據(jù)電動機(jī)的數(shù)據(jù)自動計(jì)算出來的)向電動機(jī)注入直流制動電流。 在持續(xù)時間內(nèi)即使發(fā)出ON命令,變頻器也不能再起動。 如果需要在停車時使用直流制動，需要設(shè)置以下幾個參數(shù)： 1、需要快速調(diào)試完成。這樣就可以計(jì)算出參數(shù)P0347（祛磁時間，根據(jù)電機(jī)而不同）。 2、要將參數(shù)P1234設(shè)到最大工作頻率P1082以下的開始直流制動的頻率（例如?10Hz）。 3、需要根據(jù)負(fù)載的情況，設(shè)置直流

9、制動電流P1232的百分比（相對電機(jī)額定電流）。默認(rèn)100%電機(jī)額定電流。 4、設(shè)定參數(shù)P1233（直流制動作用的時間）。 有了以上設(shè)定，當(dāng)頻率下降到10Hz時，有一個短暫的封鎖脈沖OFF2，時長P0347(s)充分祛磁。然后開始對電機(jī)投入直流，電流值由參數(shù)P1232定義。時間長度由P1233定義。如果在此期間重新ON，則按圖1，直流制動立即結(jié)束，頻率重新上升。如果直流制動時間已到，則按圖2，不管電機(jī)是否停止，直流制動電流消失，電機(jī)軸自由轉(zhuǎn)動（如果OFF2存在的話）。 特別要注意的是：這里說的僅僅是對停車過程的直流制動。此外，還有一個直流制動的功能，這就是參數(shù)P1230（直流制動使能），可以通

10、過BICO把它連接到端子或Bo。它可以在任何頻率狀態(tài)下，經(jīng)過祛磁（P0347）投入以P1232定義的直流電流值，使電機(jī)軸保持不動。只要這個信號不去掉，電機(jī)就不動。最大可以達(dá)到電機(jī)的額定力矩的2.5倍。這個功能有時在工藝中很有必要。 不過如2.1 (3)所述,在實(shí)際使用中要注意防止電機(jī)過熱，這點(diǎn)非常重要。 4 意義 利用變頻器的直流制動功能實(shí)現(xiàn)制動后，118卸料小車的定位情況大為改善。原來利用機(jī)械抱閘的方式實(shí)現(xiàn)制動，暴露出較多的缺陷。這種方式的改變得到了實(shí)踐的驗(yàn)證和領(lǐng)導(dǎo)的肯定。在以后的工作當(dāng)中，這種方式多次被運(yùn)用，均收到了很好的效果。 參考文獻(xiàn)： 【1】楊明秦，齊國政.變頻器的制動應(yīng)用分析.機(jī)床電器，2007，34（3）：57-58. 【2】蔣守松，李俊歷.變頻器的幾個重要功能（三）.能源工程，2000（4）：67. 【3】倪建國.S7-226PLC 與MM440 變頻器在光纜護(hù)套機(jī)中的應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息，2003,10（19）：67.