變頻技術在高速有砟軌枕生產中的應用

楊紅亮

摘? ? 要：主要介紹了變頻器的特性，著重介紹變頻器優良的調速性能、節能效果在軌枕生產中的應用。隨著我國高鐵技術的發展，新型混凝土軌枕得到了全面的應用。新型混凝土軌枕的生產工藝得到了很大的提高，對各個工藝環節的控制要求更加嚴格，本文指出在混凝土軌枕生產過程中的混凝土軌枕養護、脫模、模具吊運中變頻器的應用。通過變頻器優良的控制效果使得各個關鍵工序完全能滿足混凝土軌枕生產工藝的要求，同時又得到了良好的經濟效益。

關鍵詞：變頻技術;精確控制;節能;混凝土軌枕;應用

1? 引言

隨著我國高鐵技術的飛速發展，對鐵路用混凝土軌枕的要求也越來越高。新型混凝土軌道板技術及高速有砟軌枕也取代了原有軌枕，高速混凝土軌枕生產工藝也發生了很大的變化。尤其對高速混凝土軌枕養護溫濕度控制精度有了更高的要求，而與之對應的高速軌道板（枕）的生產工藝對精確控制的要求也越來越高。使用原有模擬溫控儀表進行控制已經達不到要求，而且還造成了大量的能源浪費。而變頻器的控制準確度高、易操作、免維護、能實現智能控制的特性恰好彌補了傳統控制方式的缺點和不足。

變頻器的工作原理根據電機轉速與輸入頻率成正比的關系，通過降低工頻電壓頻率的方法達到降低電機轉速的目的。變頻器就是通過交流經整流后變為直流，又通改變晶閘管導通角的方式轉換成可調節的交流電。利用電力電子技術來改變最終輸出頻率的電子設備。

2? 變頻技術在混凝土生產中的應用。

2.1? 變頻技術在混凝土軌枕養護中的應用

混凝土軌枕的養護過程是關鍵工序，新的養護工序要求升溫速度與降溫速度不得大于10℃/h。恒溫溫度變化為49±2℃，原有的控制方式在降溫段的控制已經不能滿足控制要求，利用工業計算機與變頻器相配合控制達到了良好的效果。

（1）精確控制。現在國內的混凝土軌枕生產養護系統主要是利用氣水混和的冷卻方式。在養護的冷卻過程中利用水保濕，主要利用空氣冷卻的方式降溫。通過改變通風量來實現溫度的調節。原始的方法是直接驅動異步電動機帶動風機通過改變風門的開關來達到降溫的效果，隨著軌枕生產工藝的提高原有的控制方式很難達到要求，而風機屬平方轉矩負載，其轉矩即流量與轉速成正比。通過工業控制計算機和變頻器相配合，改變電源的頻率方式改變風機的轉速與改變風門的開關相配合的方法，最終降溫方式達到了良好的降溫效果。

（2）降溫過程中風機的能耗得到很大降低。根據軌枕養護系統的降溫坑數的不同，風機的載荷有很大不同。

此圖中共有八個養護池。風機的最大設計為同時為四個養護坑降溫，以一臺Y160M-4型電動機，額定功率為11kW為例。計算根據實際運行情況每天風機運行時間為12h，其中一個池降溫時間為4h負荷率為30%;兩個池同時降溫為4h負荷率50%，三個池同時降溫時間為4h80%。按月運行20天計算則每月節電量為：

W=15×4（0.7+0.5+0.2）×24=2016kW·h

2.2? 變頻器在脫模過程中的應用

（1）能實現勻速、低速運轉。軌枕脫模機（機械）是利用機械將軌枕模具倒置，利用輕微撞擊及軌枕的自重實現脫模，原有軌枕脫模機是利用繞線式電動機的轉子串電阻調速方法來實現低速調節，其特點和性能為：①調速原理為多級調速，調速不平滑級差較大;②低速時能耗大，效率低，經濟性差;③調速范圍小，最多能降低為15HZ～20HZ。

變頻調速的特點和性能為：①變頻器具有低速運行穩定性好，調速范圍可自行設定，最低可達5HZ，輸出平滑性好等特點;并能實現無級調速;②使用變頻調，轉差率較小，由轉差功率引起的損小，能耗低效率較高;③變頻調速時，工頻下調速為恒轉矩調速方式;工頻調速時為恒功率調速方式。

通過以上比較轉子回路串電阻方法調整的電動機運轉速度不可調整且不穩定，尤其在低速運轉時的速度很不穩定，這就造成在脫模過程中可能因為撞擊力過大造成模具損傷，采用變頻器調速時可以將電動機的運轉速度根據使用要求設定，最低時可達幾赫茲（根據變頻器廠家不同而不同）這樣調整后可以大大降低模具的損傷。

（2）能耗降低。原有的通過控制器切換轉子回路串電阻的調速方法是通過改變轉子電流，使電機轉差率增大方式調速，由于繞線式異步電動機轉子串入電阻，電動機在低速運轉將多余的電能以熱能的方式消耗在了串入轉子的電阻中，并沒有降低電能的消耗。而變頻調速在調速過程中轉差率小沒有附加損耗，使得能耗得到很大的降低。

（3）電路結構簡單、維護費用低。由于轉子回路串電阻方法是利用凸輪控制器來改變電動機的轉速及轉向，凸輪控制器的觸點及接觸器觸點消耗較大，且定轉子為兩個獨立的系統，電器元件較多所以維護想來相對不便。而變頻器控制是通過主令控制器以極小的電流控制變頻器的輸出，在此過程中并沒有直接開合大電流。所以維護費用較低。

2.3? 變頻器模具吊運過程中的應用

軌枕生產模具的吊運主要通過橋式起重機來實現，經過改進后的橋式起重機的大車走行采用變頻器控制。其特點如下：

（1）調速范圍寬，可實現精確控定位要求。也可根據實際使用要求來設置變頻器的輸出頻率，從而實現電動機超低速運轉以達到吊運模具的精確對位。

（2）變頻器的平滑起動、停止性能大大降低了機械傳動沖擊功，降低吊車鋼結構所承受的沖擊，對吊車的結構趕快到了良好的保護作用，同時又提高了模具在吊運過程中的穩定性，從而大大的提高了人身及設備安全性能。

（3）變頻器通過大量的集成模塊及數字控制的應用，大大 降低了配紙的復雜程度，且自身且有良好的保護及故障顯示功能 ，很大程度降低了維護工作量。

（4）采用變頻調速系統后，可完全杜決吊車司機員違章操作（打反檔）。

3? 結束語

變頻技術的應用越來越成熟，變頻器優宜的控制性能、較好的節能效果，是企業進行技術改造和設備改造的婦展方向。隨著混凝土軌枕生產對工藝過程的要求越來越嚴格，及變頻技術優異的節能效果。變頻技術在未來軌枕生產過程中會得到越來越多的應用。

參考文獻：

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