B80190A刨邊機設備主傳動箱（小車）和電源滑線電器系統的改造

張開宇

摘 要：針對B80190A型板料刨邊機設備在使用中存在的主要故障問題進行分析，提出相應的解決措施。通過應用變頻器對該設備主傳動箱（小車）電器系統的改造和對設備立柱電源滑線電器部分的改造，不但解決系統存在的故障問題，而且改善了設備操作者的工作環境，使之安全可靠。

關鍵詞：主傳動箱與電源滑線；電器系統；改造

引言

根據設備經常出現的故障，對設備進行改造。通過采用變頻器裝置，改變控制啟動方式，實現軟啟動，使設備運行更加平穩，降低故障率的發生。同時對電源滑線部分進行改造，使操作更加安全可靠。

1 問題的提出

B80190A型板料邊緣刨邊機設備主要用于各類板料邊緣的整形工作，使加工完的板料邊緣無毛刺，外觀整齊。通過主傳動箱（小車）的往復運動對工件進行加工，在工件加工過程中，小車往復運動的最大距離為9000mm。

由于該設備的主傳動箱（小車）電器系統和使用的電源滑線出廠就存在先天設計不足，在使用中電器故障頻繁發生，存在安全隱患，主要存在以下問題：

1.1 B80190A型板料邊緣刨邊機的電源采用角鋼滑線，裸漏電源滑線供電，設備操作者在工作中有觸電的危險，存在安全隱患，不安全。

1.2 由于主傳動箱（小車）的電器控制裝置安裝在設備操作者坐在的小車座位下部，內部散熱條件極差，座位處的溫度在夏天時達到攝氏40℃以上。夏天設備操作者在如此高溫環境下工作，既不舒適又不安全。

1.3 該控制室線路凌亂，電器元件經常燒壞，導致故障頻繁發生，故障率較高，給設備維修工作帶來困難。

2 產生的原因及其解決措施

2.1 B80190A型板料邊緣刨邊機的電源采用角鋼滑線，裸露電源滑線供電，操作不安全的問題。

2.1.1 原因

B80190A型板料邊緣刨邊機的電源采用角鋼作為電源滑線，并且裸露電源滑線供電，供電的電壓為380V，對設備操作者的安全造成較大的威脅，經分析屬于出廠設計就存在的先天不足和安全隱患。

2.1.2 采取的措施

對設備的立柱電器部分進行了改造，采取拆除原角鋼電源滑線，使用安裝新型全封閉式母線電源滑線和導電器等電器元件的方法，解決了設備操作者在使用設備時存在的安全隱患問題，使之既能符合安全規范要求，同時又在外觀上滿足美觀大方要求。

改造后原理如圖1所示，當控制按鈕SB10接通和接觸器KM10閉合后，油泵電機M1工作，液壓系統運行。只有把電源箱門關好，門限位開關SP1接通，把空氣開關QF1閉合后，全封閉式母線電源滑線接通電源，三相電源指示燈HL亮，電器系統開始正常工作。

2.2 主傳動箱（小車）的電器控制裝置安裝在設備操作者坐在的小車座位下部，內部散熱條件極差，座位處的溫度達到攝氏40℃以上。

2.2.1 原因

改造前原理圖2所示。

控制室主傳動箱（小車）電器系統的工作原理是采用電阻降壓的方式，存在先天設計不足因素，主要因為：機床主傳動箱的運動采用了18.5KW的三相異步電動機作為主拖動電動機，它具有高啟動轉矩，其往返運動的變向是依靠變換主拖動電動機的旋轉方向來實現的。當主傳動箱（小車）運行到規定行程后，床身上的撞塊碰到停止行程開關，而行程開關發信號給半導體時間繼電器，中間繼電器接通反向接觸器，使電動機反向啟動，從而實現自動反向運動。原設計為了使機床在啟動、停止、反向時平穩起見，在主拖動電動機啟動和停止時，在線路里串聯了適當數值的啟動電阻RJ（12個，0.3Ω、36.6A），這些啟動電阻雖然限制瞬間電流（力矩），減少了因頻繁啟動、制動而使電機溫升過高的現象。但是，因為主傳動箱的控制電器裝置是安裝在主傳動箱后部座位下部的電器箱內，由于在線路里串聯了適當數值的啟動電阻RJ，而這些電阻要產生和散發熱量，并且能造成電器線路和電器元件老化，使電器元件的使用壽命縮短和工作性能的穩定性變差。同時，由于電器箱內溫度高和散熱條件差 ，這就是造成設備電器故障頻繁發生和設備操作者在夏季工作環境惡劣的主要原因，存在不安全因素。這些不安全因素表現為：（1）電器箱內溫度高，易造成線路老化，線路在一定時候會自燃并引起火災。（2）電器箱內溫度高，易造成電器元件老化而性能不穩定老化，造成短路產生火花，引起火災。這些因素都危及到人的生命安全。

2.2.2 采取的措施

改造后原理圖3。

變頻器應用在控制啟動工作時，它具有無噪音和基本不產生熱量，屬于平滑調速和軟啟動方式，可以有效地解決高啟動轉矩帶來的一些弊病。

在改造中采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置，變頻器的功率為22KW，它適合選配≤22KW以下的電動機，而刨邊機主拖動電機的功率為18.5KW，額定電壓380V，所選的變頻器型號與電動機較匹配。

變頻器（FRN22G11S-4CX）的主要參數如下：最高頻率60HZ；基本頻率50HZ；額定電壓380V；最高電壓380V；加速時間6.0S；減速時間6.0S；轉矩提升6.0S；上限頻率70HZ，下限0HZ；驅動（制動）轉矩999%；頻率偏置0.0HZ；設定增益100%。

改造采取用M2主拖動電機18.5KW進行降壓啟動，取消啟動電阻RJ，可以避免電阻產生熱量，影響電器元件性能；使用變頻器裝置后不需要啟功電阻。取消交流接觸器KM2、KM3、KM4，可以避免電路接觸器的觸點接觸不良故障，使電路更加簡捷可靠。取消熱繼電器FR1，因變頻器本身具有過載熱保護功能，普通熱繼電器無必要設置；普通熱繼電器和變頻器的電子熱保護功能雖具有反時限特性，但普通熱繼電器卻不適應在變頻調速系統中對電動機進行過載熱保護，這是因為普通熱繼電器的發熱元件是雙金屬片，其重復性能差、調整誤差大、易受環境溫度影響、動作不可靠、性能指標落后，更重要的是：其發熱與散熱特性難以和電動機相吻合；不能針對不同的運行頻率采取不同的保護曲線；由于變頻器輸入為非正弦波，含有一定的高次諧波，因此易引起普通熱繼電器的誤動作，而變頻器的熱保護功能則是根據電動機的發熱和冷卻特性，對不同的運行頻率采用了不同的保護曲線，對電動機的過載保護更可靠。故在一般情況下，一臺變頻器拖動一臺電動機時應取消普通熱繼電器，不僅減少了元件，降低了成本，而且提過了系統的可靠性。取消控制回路中單項變壓器內的控制保險（3個熔斷器）FU1、FU2、FU3，將控制保險FU1安裝在回路上，當回路內電壓電流過高時起保護作用，保護單項變壓器不受到損壞。取消控制潤滑油泵電動機M3工作的熱繼電器FR2。

同時，在變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置的一次測安裝進線電抗器L，進線電抗器L的主要作用有以下幾方面：（1）它可以降低諧波電流，改善功率因數，最大限度減少諧波對電動機的影響；（2）抑制電網電壓的電流沖擊，有效地保護變頻器，免受其他產生諧波的設備諧波影響。

即點動采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置，取代電阻降壓方式，啟動控制解決電阻所產生的熱量，溫度接近常溫，降低設備故障頻率，節約了資金維修備件成本，使設備操作者的工作環境安全可靠。

原控制系統采用電阻降壓的工作方式，即能耗高，又成本費用高。改造后控制系統應用變頻器裝置，工作性能穩定，既節約能源又減少了故障，給操作人員帶來舒適的工作環境。同時，改造使用變頻器控制系統后，完全引用原來的設備操作方式，操作使用方便。

2.3 控制室的電器元件經常燒損和故障率高的問題

2.3.1 原因

主傳動箱（小車）的電器控制箱內溫度高，散熱條件差，使電器元件老化和性能不穩定，以及線路老化造成短路形成的，使電器元件如熱繼電器（FR1、FR2）、交流接觸器（KM2、KM3、KM4）、啟動電阻（RJ）、控制保險（FU1、FU2、FU3）及其它元件經常被燒損。

2.3.2 采取措施

拆除主傳動箱（小車）控制室全部原電器元件及線路，重新設計布置線路，淘汰落后電器元件，全部使用德國施耐德公司制造的電器元件，按規范重新配盤，減少了因電器元件的問題帶來的故障，也給設備維修工作時帶來方便。

3 改造后的效果

3.1 通過對B80190A型板料邊緣刨邊機設備電器系統中電源滑線部分的改造，解決了安全隱患問題，保障了設備操作者的作業環境符合安全規范要求。

3.2 通過采用富士變頻器（FRN22G11S-4CX）裝置代替電阻降壓方式的措施，有效解決了電阻所產生的熱量，使溫度接近常溫。同時，采用新型的電器元件代替老式電器元件，降低設備故障發生的頻率，節約了設備維修費用，提高了經濟效益。

3.3 通過對B80190A型板料邊緣刨邊機設備主傳動箱（小車）電器系統和立柱電源滑線電器部分改造后的走訪，使用單位、設備維修人員和設備操作人員對改造工作表示滿意，尤其是設備操作者認為工作環境的安全得到保障。

3.4 經過對B80190A型板料邊緣刨邊機設備主傳動箱（小車）電器系統的改造，設備運行一年多以來，設備故障率下降了20%，設備運轉正常，節約維修費近5000元 。

4 結束語

變頻器在設備改造中的應用越來越廣泛，特便是對80～90年代生產的設備來講，是既經濟又實惠的，以最少的投入可以獲得最大的效益。在本次改造中應用變頻器裝置，既改善了操作者工作環境，又降低了故障率，節約了設備維修費，效果是顯而易見的。

參考文獻

[1]無錫富士通用電氣驅動控制有限公司.FRENIC變頻器操作說明書[Z].

[2]李焦明.變頻調速控制系統設置的優化[J].設備管理與維修，2004（9）.