變頻器在高精度臺車式電阻爐中的應用

齊婷婷（寶雞鈦業股份有限公司鍛造廠，陜西　寶雞　721006）

變頻器在高精度臺車式電阻爐中的應用

齊婷婷
（寶雞鈦業股份有限公司鍛造廠，陜西寶雞721006）

本文通過介紹高精度爐爐門及臺車的結構，分析變頻器在高精度臺車式電阻爐中的應用，指出變頻器應用在電阻爐上，具有十分重要的意義。

變頻器；溫度控制系統；繼電-接觸控制；PLC

電阻爐是有色金屬加工行業熱處理工序所必不可少的設備，公司依托多年的生產管理經驗，在廣泛學習借鑒同行先進經驗的基礎上，大膽引進2臺1200kW高精度臺車式電阻爐。該電阻爐爐溫均勻性好，控溫精度高，對于保證產品質量具有十分重要的意義。

一、電阻爐爐門、臺車結構簡介

1爐門升降機構

爐門的兩側立柱采用槽鋼組焊成型，立柱上方橫梁也采用槽鋼組焊成型，裝有鏈輪鏈條等傳動機構，并采用帶自鎖裝置的減速機，通過變頻器作為升降驅動裝置，以自鎖電機為動力，通過鏈輪及鏈條牽引爐門，控制實現爐門上下移動（啟動、停止）。立柱兩側安裝自動壓緊式導軌與爐門兩側裝有的升降滾輪保證爐門在關閉時的密封性能。爐門上部裝有一套行程開關，與爐門升降動作聯鎖。

2進出料臺車

進出料臺車采用優質A3鋼板及H型鋼密焊而成，行走機構為車輪式，通過變頻減速機構，使得臺車在導軌上運行平穩。

臺車上裝有耐熱鋼爐底板及料枕，以承載工件之用。

臺車加熱元件的供電是通過拖鏈來回走動實現的。

二、溫度控制系統

該電爐與溫度控制柜配合使用，分為8個區，裝有8支S型雙支熱電偶（0℃～1600℃），作為爐溫控制、記錄檢測及超溫保護檢測用。

該溫控柜以S型雙支熱電偶作為感溫元件；選用日本島電生產的FP23作為控溫儀表，溫控柜以調功調壓器作為主回路執行元件，采用調功調壓方式，根據爐內溫度的變化，加熱功率隨爐溫自動變化而變化。控制柜設置了獨立的超溫與斷偶報警并自動切斷電源的保護電路，還設有過流保護線路。當爐溫高于設定溫度時，報警電路發出聲光警報，并同時切斷主回路電源，從而防止意外和避免“跑溫”現象。

選用四川儀表廠生產的uR20000S型8通道多點記錄儀作為溫度記錄儀表，以便生產工藝存檔。

三、變頻器在電阻爐

上的應用

1爐門變頻器BP1控制三相交流電動機原理圖（如圖1所示）

在圖1所示電路圖中，爐門正轉啟動、反轉啟動、爐門高速、爐門低速、故障復位均是通過外部按鈕給PLC數字量輸入信號，PLC通過比較，計算通過PLC數字量輸出模塊將信號傳遞給外部繼電器，由外部繼電器對變頻器進行控制，從而達到控制爐門升降的目的。

該電路圖中，爐門升降變頻器型號為博世力士樂FSCG0515K0，該變頻器額定容量為21.7kVA，額定輸出電流為33A，適配電機功率為15kW。該變頻器帶有液晶數碼顯示操作面板。操作面板對變頻器進行運轉、功能參數設定、狀態監控等操作。其中，LED數碼顯示當前功能參數狀態，LCD液晶顯示對該參數狀態加以注釋、說明。

2臺車變頻器BP2控制三相交流電動機原理圖（如圖2所示）

在圖2所示電路圖中，臺車正轉啟動、反轉啟動、臺車高速、臺車低速、故障復位電氣原理與爐門控制類似，不再贅述。

該電路圖中，臺車進出變頻器型號為博世力士樂FSCG0511K0，該變頻器額定容量為16.5kVA，額定輸出電流為25A，適配電機功率為11kW。

四、變頻器在電阻爐上的應用分析

1該變頻器為電壓型變頻器，其輸出電壓為PWM波，含有一定的高次諧波。

2在電網和變頻器之間，我們安裝有C65N-3P50A斷路器，以確保維修時人身安全。當變頻器輸入側有短路或電源電壓過低等故障時，斷路器可進行保護。

3變頻器前裝有具有過電流保護作用的斷路器，以免后級設備故障造成故障范圍擴大。

4對變頻控制系統制定維護保養規程，對其進行定期維護。如變頻器振動是否平穩，有無異常噪音；通風是否良好，風道有無阻塞；本體風機運轉是否正常，有無異常噪音等。

5未采用變頻器的電阻爐和高精度爐的對比

①未采用變頻器的電阻爐，其臺車和爐門的啟動均為直接啟動，啟動電流較大，對繞組的沖擊較大。電機的正、反轉是通過接觸器互鎖實現的。爐門電機和臺車電機都是在工頻條件下運行，電機速度不可調。

該高精度爐通過變頻器對爐門電機和臺車電機進行啟動，啟動電流小，對繞組的沖擊小，使得電機啟動較為平滑。同時，變頻器通過改變頻率，使得電機速度可調。組合限位通過PLC，及變頻控制系統使得臺車電機，爐門電機既可高速運行，又可低速運行，達到節能的目的。

②未采用變頻器的電阻爐，基本是繼電-接觸式控制，其電氣控制及保護相對簡單，控制柜內繼電器，接觸器較多，接線復雜，故障多且不容易查找。嚴重時可燒毀電機，影響電阻爐的使用。

該高精度爐采用PLC及變頻控制系統，所有信號都進入了PLC，通過PLC輸入輸出模塊的信號指示燈，可方便查找故障，而且該變頻控制系統具有超載、欠載、短路和斷路等一些列保護功能。爐門電機和臺車電機內置有溫度傳感器，當電機超負荷運行時，電機內溫度會隨之升高，當溫度達到設定溫度時，變頻控制系統即可自動動作，切斷電流供給，起到保護電機的目的。

結語

在鈦及鈦合金的鍛造過程中，要求電阻爐熱裝料，熱出料。實際生產中，電阻爐被頻繁打開取料。爐門電機和臺車電機運行較為頻繁。帶有變頻器的高精度爐自投入運行以來，運行平穩，故障率低，大大降低了維修成本。

[1]李昌安，宋宗義.RT_2-180高精度臺車式電阻爐的研制與改造[C].中國工程物理研究院科技年報，2001.

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