變頻器在水平鑄造機上的應用

1 概述

鋁電解水平鑄造機是用來(lái)生產(chǎn)不同規格的電解槽鋁母線(xiàn)、陽(yáng)極鋁導桿的主要設備，其結構如圖1 所示。它的工藝流程是，注入混合爐內的鋁液，經(jīng)溜槽流入中間包，再經(jīng)導流板流到根據母線(xiàn)或導桿規格選定的結晶器內冷卻結晶，在牽引機的牽引下，連續不斷地從結晶器內結晶成型而生產(chǎn)出來(lái)。在牽引機的索引下，生產(chǎn)出的母線(xiàn)沿著(zhù)輥輪經(jīng)過(guò)同步鋸小車(chē)連續前進(jìn)，當鋁母線(xiàn)長(cháng)度符合實(shí)際需要或為基準母線(xiàn)的倍數時(shí)，同步鋸小車(chē)將被推向起始位置，并被壓盤(pán)固定，這時(shí)啟動(dòng)鋸片電機實(shí)現進(jìn)鋸，小車(chē)會(huì )在母線(xiàn)的推動(dòng)下前進(jìn)，當小車(chē)行至終點(diǎn)，鋸片將母線(xiàn)鋸斷，這樣，可以連續生產(chǎn)出不同規格的鋁母線(xiàn)或鋁導桿。該設備原電氣線(xiàn)路采用繼電器控制，其牽引速度是通過(guò)減速比實(shí)現的定速值，所以生產(chǎn)母線(xiàn)的規格受到限制。當生產(chǎn)規格太大時(shí)，鋁水還未完全結晶，牽引機已將其拉出結晶器，會(huì )出現漏鋁，無(wú)法生產(chǎn)出母線(xiàn);當生產(chǎn)規格較小時(shí)，會(huì )出現堆鋁或母線(xiàn)表面不光滑，生產(chǎn)出廢品，因此只能生產(chǎn)一定規格的母線(xiàn)和導桿。采用變頻器來(lái)控制，可以根據所生產(chǎn)母線(xiàn)或導桿規格設定牽引機的速度，從而解決上述問(wèn)題。

為了保證連續生產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)到一定長(cháng)度必須將其按所需尺寸鋸斷，以保證母線(xiàn)生產(chǎn)繼續進(jìn)行。與之配套的同步鋸進(jìn)鋸原采用繼電器控制，進(jìn)鋸速度無(wú)法控制，鋸斷大規格尺寸的母線(xiàn)時(shí)會(huì )由于進(jìn)鋸速度過(guò)快，將鋸片損壞，出現“爬鋸”現象，這樣生產(chǎn)出的母線(xiàn)外表雖光滑，內部卻易出現裂紋，影響導電流量;小規格母線(xiàn)或導桿會(huì )由于速度太慢，使截面不光滑，不符合產(chǎn)品要求，同樣，進(jìn)鋸電機控制也由繼電器控制改為變頻器控制，可以根據需要設定任意規格母線(xiàn)或導桿所需要的進(jìn)鋸速度。

2 繼電器控制系統原理

鋁電解水平鑄造機牽引機及鋸片進(jìn)(退)控制原理如圖2 所示，其電路控制完全采用繼電器控制，M1 為牽引機電動(dòng)機，生產(chǎn)時(shí)一般只需要牽引機單向運行。M2 為進(jìn)(退)鋸電機，其電路為正反轉電路。由于整個(gè)電路保護裝置只采用了熱繼電器進(jìn)行保護，保護性能差，若出現嚴重夾鋸，電機過(guò)載大，電路電氣性能會(huì )被破壞，更有甚者會(huì )燒壞電機。不僅如此，還因速度無(wú)法調整，無(wú)法生產(chǎn)出合格的母線(xiàn)。所以必須對其進(jìn)行改造。

猿改進(jìn)措施

3.1 技術(shù)參數

牽引機電機型號為Y112M-4，PN=4 kW，nN=1 480 r/min;

減速機型號為XWE2.2-106，減速比I越1 849;

進(jìn)鋸電機型號為Y90L-4，PN=1.5 kW，nN=1 480 r/min，進(jìn)(退)鋸速度為11.8 mm/s;

轉鋸電機型號為Y160M1-2，PN=11 kW，nN=2 900 r/min。

3.2 變頻器選型

根據實(shí)際工況，水平鑄造機屬于恒轉矩負載，同時(shí)依據設備電機銘牌上提供的技術(shù)參數，變頻器只有同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件，才能滿(mǎn)足實(shí)際工況需求。

變頻器容量為7.5 kV·A，而且啟動(dòng)、停止平穩，調速平滑，滿(mǎn)足恒轉矩負載，就能滿(mǎn)足鋁電解水平鑄造機的工況需求。在此改造過(guò)程中選用兩臺MF原7.5K原380V 型變頻器，分別對牽引機電機和進(jìn)(退)鋸電機進(jìn)行一拖一控制，并且選擇PLC 控制代替傳統繼電器控制方式，這樣能很好地解決生產(chǎn)不同規格的鋁母線(xiàn)或陽(yáng)極導桿時(shí)，因帶板和同步鋸進(jìn)(退)速度難以調節而造成的產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)的問(wèn)題。

3.3 變頻器控制系統原理

對鑄造牽引機、進(jìn)(退)鋸變頻改造控制系統的原理圖如圖3 所示。當需要生產(chǎn)鋁母線(xiàn)或陽(yáng)極導桿時(shí)，安裝好結晶器、引錠頭后，啟動(dòng)各個(gè)回路主電源空開(kāi)，需啟動(dòng)牽引機，按下按鈕SB1，接觸器KM1吸合，1# 變頻器得電，變頻器頻率通過(guò)面板操作設定為生產(chǎn)母線(xiàn)規格估計值的最小值，當引錠頭將母線(xiàn)拉出結晶器，逐漸升高頻率直到母線(xiàn)表面比較光滑符合生產(chǎn)要求為止，一般引錠頭處1 m左右為允許廢品。此時(shí)的頻率為生產(chǎn)這種規格母線(xiàn)的設定頻率，牽引機就保持在此頻率下連續運行，直到同一規格的母線(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)完成為止，從而也得到了經(jīng)驗頻率值。當生產(chǎn)母線(xiàn)長(cháng)度達到生產(chǎn)需要或為規定長(cháng)度的整數倍時(shí)，需將其鋸斷，啟動(dòng)鋸片電機，再按下按鈕SB2，2#變頻器得電，它的初始頻率為0 Hz，待鋸片旋轉穩定后，按下2# 變頻器的SB5正轉按鈕，再緩慢按變頻器面板升頻率按鈕，進(jìn)(退)鋸電機正轉，帶動(dòng)絲桿完成進(jìn)鋸，將其頻率慢慢升高，觀(guān)察截面比較光滑，符合產(chǎn)品要求，就設定此時(shí)的頻率為這種規格母線(xiàn)進(jìn)鋸頻率，將其作為經(jīng)驗值，當鋸斷母線(xiàn)后，按下2# 變頻器SB7停止按鈕，將所鋸母線(xiàn)移走后，按下2# 變頻器SB6 反轉按鈕，退鋸頻率一般設定為工頻，進(jìn)(退)到位設計了到位限位，使接觸器KM2斷電，2#變頻器失電，完成退鋸工作。如此循環(huán)連續生產(chǎn)，圓滿(mǎn)完成生產(chǎn)所需要的不同規格的鋁母線(xiàn)、陽(yáng)極導桿等產(chǎn)品。

4 結語(yǔ)

對鋁電解水平鑄造機進(jìn)行變頻技術(shù)改造后，可生產(chǎn)出多種規格的鋁母線(xiàn)，同時(shí)，也可生產(chǎn)出電解槽陽(yáng)極導桿，不僅解決了新型電解槽擴容急需新規格母線(xiàn)的難題，也為生產(chǎn)規模擴大急需增加陽(yáng)極導桿數量提供了保證。所以此項改造看起來(lái)較小，但較好地利用變頻技術(shù)改造解決了實(shí)際生產(chǎn)難題。通過(guò)兩種控制方式的比較，采用變頻器控制的優(yōu)越性充分體現出來(lái)，不僅生產(chǎn)范圍擴大，生產(chǎn)效率提高，而且對電機保護功能也有很大提高。