水箱拉絲機上應用的變頻系統

生產(chǎn)鋼絲的主要設備足拉絲機，近幾年來(lái)，隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，水箱拉絲機鋼絲繩的用途 越來(lái)越廣泛.質(zhì)莆要求也越來(lái)越島，特別是對鋼絲強度的要求，國際上已經(jīng)達到200 市噸。70年代為80噸。而要生產(chǎn)高強度鋼絲，鋼絲的總壓縮率和部分壓縮宇都需 相對提高.。提尚壓縮宇就必須增加拉拔次數，亦就是連續拉拔需由五六次變?yōu)榘司糯巍?這樣、對設儕的要求也越來(lái)越高，不僅對電機的調速范闬、力矩特性、能源消耗，而且對調 速裝置的檸制精度、安全保護功能和動(dòng)靜態(tài)特性等都有較高要求，隨著(zhù)鋼絲生產(chǎn)高速化、 連續化、大剖化和輔助工序機械化程度的發(fā)展，對電氣榨制系統的集成化和微機控制提出新的要求。

眾所周知，50年代，我國的金屬制品行業(yè)剛剛起步，大部分設備從日本或蘇聯(lián)購進(jìn)， 為了調整拉蜱機各轉筒的速度.使各轉筒之間金屬流量平衡，均采用直流調速技術(shù)，而鋼 絲生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，石灰粉、肥皂粉和拉玲產(chǎn)牛的金屬粉塵被空氣帶人電動(dòng)機的整流子 表面，使之磨損嚴承，并且，金屬粉塵在直流磁場(chǎng)的作用下吸附在磁極周?chē)?，使磁極絕緣性 能下降，甚至擊穿絕緣而被迫檢修。由丁匕述原閃，使得直流凋速整流子磨損嚴重、維護困 難、故障高，那么能否找到一條新路來(lái)解決此難題呢?

70年代開(kāi)始探索用交流變頻調速技術(shù)取代直流調速，交流電機抗粉塵性能好，無(wú)換 向器，維護簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，隨若電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的發(fā)展，使變頻器的輸出基波頻 率在寬范鬧內吋調，基波幅值能以高分辨率可控，使交流岡速精度大大提高，故障檢測和 敁爾迅速可槔^能滿(mǎn)足拉絲機調速的要求。

80年代以來(lái)交流變頻調速技術(shù)迅速發(fā)展，歐美各國和日本之間的競爭也十分激烈， 都想占領(lǐng)世界巾場(chǎng)，日本富十變頻器已經(jīng)由最初采用16位微處理機的 500003系列發(fā)展到3前采用32位微處理機的第四代系列，07系列能 根據瞬時(shí)輸出電流和電壓檢測進(jìn)行卨速轉矩計算和數據處理，從而實(shí)現轉矩限定，轉差補 償控制，瞬時(shí)電源故障后的平穩恢復以及0動(dòng)加減速控制，并丘逋過(guò)接口還可以擴展到可 編程序控制器，使變頻器能接收到來(lái)自01^：的操作命令和頻率設定佶々，實(shí)現過(guò)程自動(dòng) 化。乂如徳固的匕0^：只公司和公司巳把調頻調壓系統應用在調速 精度要求較高的育線(xiàn)式拉好機上，它采用低壓輔助起動(dòng)，轉差率補償調iv等新技術(shù)，使變 頻器調速系統具有頻率分辨率高、低速運行可靠、開(kāi)環(huán)頻蘋(píng)穩定等優(yōu)點(diǎn)。

一、活套式拉絲機采用開(kāi)環(huán)調速的條件

在金屬制品行業(yè)中，活套式拉絲機是一種常用的機械，以其拉拔效韋高、工藝性能好， 磨耗小等優(yōu)點(diǎn)而得以廣泛應用，由于拉拔工藝賈求拉蜱機起動(dòng)平穩，能無(wú)級調速，低速時(shí) 起動(dòng)力矩大，過(guò)去一直采用直流拖動(dòng)。如前所述，用直流電機拖動(dòng)存在許多缺點(diǎn)，而變頻器 給定精度高、低速力矩大、調速穩定，土適合應用于活套式拉絲機上，然而，活套式拉絲機 大部分為多道次拉拔，如圖1所示。由圖中可見(jiàn)，轉筒與轉筒之間有活套，在很長(cháng)一段時(shí) 間，人們都集中于考慮活套閉環(huán)控制系統，但由于活套位置的檢測信號難于取出，一直末 找到有效的辦法，能否用開(kāi)環(huán)加串聯(lián)反給定的辦法來(lái)解決上述難題呢?

活音 電動(dòng)機

由于71111， 500007變頻器輸出頻率分辨率高并汁穩定性能好，起動(dòng)停止能自動(dòng) 實(shí)現加7減速控制，這使開(kāi)環(huán)調速貝備外部條件，那么活套式拉紋機使用開(kāi)環(huán)調速系統 的內部條件又是什么呢?

在拉拔時(shí)，鋼絲通過(guò)第一個(gè)模到第個(gè)轉筒，經(jīng)活 套再通過(guò)第2個(gè)模到第一個(gè)轉筒，依此類(lèi)推3鋼絲通過(guò)拉揆時(shí)，山于?？壮叔F形，使鋼絲強 迫變形而宵徑變小，敁然，鋼絲毎通過(guò)一個(gè)?？字睆胶屯抖榷及l(fā)生了變化，但每個(gè)轉筒之 間的金厲絲秒流量應保持相等，這樣只要調整好每個(gè)轉筒的速度，完全可以使各轉筒之間 的金屬絲秒流量相等，從而實(shí)現正常拉拔。

然而，在拉拔過(guò)程中，鋼絲的抗拉強度、拉絲模的磨損等因素仍可造成電機力矩的變 化，即電機的速度將發(fā)牛變化。設為拉拔力，r代表轉筒直徑.

r代表拉拔后的鋼絲直徑，一般4?？椎哪p有關(guān)，似?？鬃兓乃俣仁菢O慢的，8 小時(shí)內約變大2倍。因而此項對尸來(lái)說(shuō)町以視為常數。。代表拉拔抗拉強度，一般原 料的通條均勻性能基本不變，亦可視為常數。r，代表鋼絲截面壓縮率系數。一般為0. 0054 ?0,025。

通過(guò)分析可知，運行中電機的速度可能維持不變,較小的變化可以通過(guò)活套位置的變 化手動(dòng)調整,這就是活套式拉玟機使用開(kāi)環(huán)交流變頻調速所具備的內部條件。

除了以上內部和外部條件以外.活套式拉絲機的起動(dòng)和停午的同歩仍是需要認真討 論的問(wèn)題，不可忽視。

二、雙變頻調速系統

強調這種通用荊變頻器在單臺控制時(shí)既簡(jiǎn)單又方便，只要加人給定佶號，變頻器就會(huì )工作，帶動(dòng)電機運轉。然而.多臺聯(lián)動(dòng)，而且各臺在同一時(shí)間 內速度上升的斜率又都不同，這就使起動(dòng)或停車(chē)時(shí)轉筒之間不同步，造成鋼絲或扣套或拉 斷而不能正常運行。

反串給定控制系統

根據這種情況，我們設計了 一種反串給定控制系統，如閣2所從圖可知.在各臺機 器之間加人14調節器，因積分時(shí)間極短，從第四至第一臺起動(dòng)時(shí)間差很小，這樣只要利用 第五合上的給定積分器，就可以控制整臺機器的起動(dòng)(停車(chē)〉時(shí)間。而且調整每臺的 給定電位器，可以方便地使速度冋步，活套處丁正常位置。

而我們使用的0調節器的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間為 這與活套由正常位置到極限位置的時(shí)間0，27秒相差甚遠。也就是說(shuō)，用這神反串給定的 調速系統，不會(huì )使鋼絲拉斷或松套。