變頻調(diào)速技術(shù)用于壓鑄機(jī)的分析

裴玉艷

摘 要：機(jī)械加工行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其中壓鑄機(jī)在鑄造行業(yè)中發(fā)揮重要作用，并且其應(yīng)用比較廣泛。假如把變頻調(diào)速技術(shù)與壓鑄機(jī)結(jié)合在一起，能夠節(jié)約電能，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。文章首先對變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，對壓鑄機(jī)油泵電機(jī)的變頻節(jié)能進(jìn)行分析，對變頻器改造方案進(jìn)行研究，對變頻改造后設(shè)備的調(diào)試進(jìn)行探討，并且對壓鑄機(jī)變頻改造前后的參數(shù)進(jìn)行對比。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；壓鑄機(jī)；節(jié)能

1 變頻調(diào)速技術(shù)的介紹

變頻調(diào)速技術(shù)就是在改變電動(dòng)機(jī)定子電源頻率的前提下，對同步轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種方法。變頻調(diào)速技術(shù)可以按照負(fù)載的變化使得電機(jī)完成自動(dòng)、平滑的增速或者減速，調(diào)速大體上保持了異步電機(jī)固有轉(zhuǎn)差率小的特征，而且效率高、范圍寬、精度高，可以無級調(diào)速，其性能的優(yōu)越性不言而喻，超出任何其他一種交流調(diào)速方式，是現(xiàn)階段在國際上效益最高、性能最好、應(yīng)用最為廣泛的高新技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)選擇的是最新微機(jī)控制功率電子與電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)完成工業(yè)交流電機(jī)的無級調(diào)速。

變頻調(diào)速系統(tǒng)是利用變頻器來完成對頻率的調(diào)整。1984年左右，因?yàn)榈谌β孰娮悠骷℅TO、GTR、MOSFET、IGBT等的陸續(xù)出現(xiàn)，以及相關(guān)控制理論與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在一定程度上改善了變頻器的性能，使得交流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，其出現(xiàn)讓調(diào)速技術(shù)的整體面貌煥然一新。變頻調(diào)速尤其適用于交流電機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載流量要求不穩(wěn)定、變化范圍較大、需經(jīng)常調(diào)節(jié)的場合，因?yàn)槠涓脑旒夹g(shù)比較簡便、運(yùn)行及維修費(fèi)比較低而得以迅速地推廣應(yīng)用。圖1為變頻器內(nèi)電路組成框圖。

圖1 變頻器內(nèi)電路組成框圖

2 壓鑄機(jī)油泵電機(jī)的變頻節(jié)能

液壓轉(zhuǎn)動(dòng)壓鑄機(jī)的油泵選擇的是異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速和以下三個(gè)參數(shù)有直接關(guān)系，如公式（1）所示。

N=60f（1-s）/p （1）

其中，N是轉(zhuǎn)速；f是電壓頻率（單位為Hz）；s是轉(zhuǎn)差率；p是電機(jī)極對數(shù)。

由以上公式能夠得知：對電壓頻率f進(jìn)行改變能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。液壓轉(zhuǎn)動(dòng)壓鑄機(jī)在工作時(shí)任何一個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)載有所不同，會(huì)導(dǎo)致s發(fā)生微小變化，然而液壓轉(zhuǎn)動(dòng)壓鑄機(jī)對于油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速精度要求比較低，所以可忽略s產(chǎn)生的微小變化，以上公式可以分析，忽略s產(chǎn)生的變化之后，能夠近似看成N和f成正比，成線性關(guān)系，所以如果需要更改壓鑄機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速N時(shí)，也可以對電壓頻率f進(jìn)行調(diào)整。

3 變頻調(diào)速技術(shù)用于壓鑄機(jī)

3.1變頻器改造方案

按照壓鑄機(jī)在各個(gè)工作環(huán)節(jié)所需的油壓大小以及流量速度的區(qū)別，從壓鑄機(jī)的壓力電磁比例閥或者流量電磁比例閥取出信號，經(jīng)過電信號變送器進(jìn)行處理，控制變頻器設(shè)備的輸出功率，使油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，對油泵輸出流量Q進(jìn)行調(diào)整，確保壓鑄機(jī)在各個(gè)工作環(huán)節(jié)所需的油壓大小與流量速度。進(jìn)行改造過程中，把變頻器接入電機(jī)的供電回路，再將比例閥的信號（0～1A），經(jīng)過一系列變換，成為4～20mA，信號被傳送到變頻器的相應(yīng)端口上，如此以來，隨著加工過程的變化，液壓油的流量也在變化。流量信號一般是用作對變頻器頻率進(jìn)行協(xié)調(diào)的一種控制信號，在進(jìn)行流量控制信號選取的時(shí)候，由于控制信號的協(xié)調(diào)范圍與流量信號相對值變化成正比，盡可能選取流量信號相對值變化較大的信號，如果變頻器的頻率超出這一限值，可以對變頻器的頻率增益功能進(jìn)行設(shè)置，促進(jìn)變頻器的頻率調(diào)整范圍進(jìn)行改變。壓鑄機(jī)使用的變頻器是在其上添加0～1A信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，能夠把該信號當(dāng)作變頻器對控制信號進(jìn)行調(diào)整。信號得到調(diào)速處理之后，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息利用液壓回路元件重返變頻器，在顯示屏上進(jìn)行顯示，對參數(shù)進(jìn)行觀察，以獲取調(diào)速控制信號調(diào)整的作用。針對1450轉(zhuǎn)/分的交流異步電動(dòng)機(jī)，在其間歇過程中，要求變頻器的輸出頻率必須達(dá)到10Hz，工作周期中要求變頻器的輸出頻率必須要大于50Hz。

3.2 變頻改造后設(shè)備的調(diào)試

壓鑄機(jī)的參數(shù)設(shè)置，變頻工作過程中壓力與流量要比正常工作條件略高，文章對壓鑄機(jī)進(jìn)行設(shè)置，可以理解為是對變頻器的參數(shù)設(shè)置，具體而言，變頻器參數(shù)設(shè)定如下所示：最高操作頻率設(shè)置為50Hz；加速、減速時(shí)間是1s；主頻率是外部輸入；加減速曲線設(shè)置為V/F模式；對輸出電壓進(jìn)行設(shè)置，必須確保其與控制電機(jī)電壓相同；低頻轉(zhuǎn)矩提升的設(shè)置盡量調(diào)小；運(yùn)轉(zhuǎn)指令操作過程中，STOP鍵功能有效，AVR功能無效；其它參數(shù)如無特殊需求，保持出廠默認(rèn)設(shè)置即可。

4 壓鑄機(jī)變頻改造前后的參數(shù)比較

對液態(tài)壓鑄機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速相關(guān)改造之后，必須對運(yùn)行情況仔細(xì)觀察，也要對電機(jī)及油泵的溫升情況進(jìn)行測量，如果沒有出現(xiàn)任何異常情況，才可保證是改造成功，設(shè)備能夠正常運(yùn)作。按照其工作頻率的區(qū)別，對加速時(shí)間進(jìn)行選擇，液態(tài)壓鑄機(jī)的變頻器啟動(dòng)之后直接開啟專用的“S”型曲線模式，這種模式能夠完成無極調(diào)速的功能需求，能夠滿足在不同加速時(shí)間的要求，以此確保變頻器無論在何種工作環(huán)境下都能夠降低變頻器電機(jī)由于直接啟動(dòng)而導(dǎo)致電流沖擊的出現(xiàn)，以此完成變頻器電機(jī)在啟動(dòng)過程中的無電流沖擊的軟啟動(dòng)工作模式。

改造前后參數(shù)比較情況見表1、表2。

對比發(fā)現(xiàn)，確保油泵出口壓力沒有變化的基礎(chǔ)上，對電機(jī)進(jìn)行改造之后，電流與溫升顯著下降。

5 結(jié)束語

總而言之，變頻調(diào)速技術(shù)在壓鑄機(jī)的應(yīng)用，一方面能夠降低電機(jī)啟動(dòng)電流沖擊，提升了壓鑄機(jī)的穩(wěn)定可靠性，減少維護(hù)保養(yǎng)的成本；另一方面延長設(shè)備壽命、減少設(shè)備噪音，促進(jìn)壓鑄機(jī)工作效率的提升。文章對壓鑄機(jī)變頻調(diào)速的改造之后參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，電流與溫升顯著下降，減少能耗的同時(shí)，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。文章對有關(guān)變頻調(diào)速技術(shù)在壓鑄機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行研究和探討，以期對于變頻調(diào)速的應(yīng)用水平起到一定的提升作用。

參考文獻(xiàn)

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