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生產(chǎn)不同規(guī)格的電解槽鋁母線、陽極鋁導桿的主要設備，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。它的工藝流程是，注入混合爐內(nèi)的鋁液，經(jīng)溜槽流入中間包，再經(jīng)導流板流到根據(jù)母線或?qū)U規(guī)格選定的結(jié)晶器內(nèi)冷卻結(jié)晶，在牽引機的牽引下，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶成型而生產(chǎn)出來。在牽引機的索引下，生產(chǎn)出的母線沿著輥輪經(jīng)過同步鋸小車連續(xù)前進，當鋁母線長度符合實際需要或為基準母線的倍數(shù)時，同步鋸小車將被推向起始位置，并被壓盤固定，這時啟動鋸片電機實現(xiàn)進鋸，小車會在母線的推動下前進，當小車行至終點，鋸片將母線鋸斷，這樣，可以連續(xù)生產(chǎn)出不同規(guī)格的鋁母線或鋁導桿。該設備原電氣線路采用繼電器控制，其牽引速度是通過減速比實現(xiàn)的定速值，所以生產(chǎn)母線的規(guī)格受到限制。當生產(chǎn)規(guī)格太大時，鋁水還未完全結(jié)晶，牽引機已將其拉出結(jié)晶器，會出現(xiàn)漏鋁，無法生產(chǎn)出母線;當生產(chǎn)規(guī)格較小時，會出現(xiàn)堆鋁或母線表面不光滑，生產(chǎn)出廢品，因此只能生產(chǎn)一定規(guī)格的母線和導桿。采用變頻器來控制，可以根據(jù)所生產(chǎn)母線或?qū)U規(guī)格設定牽引機的速度，從而解決上述問題。

為了保證連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)到一定長度必須將其按所需尺寸鋸斷，以保證母線生產(chǎn)繼續(xù)進行。與之配套的同步鋸進鋸原采用繼電器控制，進鋸速度無法控制，鋸斷大規(guī)格尺寸的母線時會由于進鋸速度過快，將鋸片損壞，出現(xiàn)“爬鋸”現(xiàn)象，這樣生產(chǎn)出的母線外表雖光滑，內(nèi)部卻易出現(xiàn)裂紋，影響導電流量;小規(guī)格母線或?qū)U會由于速度太慢，使截面不光滑，不符合產(chǎn)品要求，同樣，進鋸電機控制也由繼電器控制改為變頻器控制，可以根據(jù)需要設定任意規(guī)格母線或?qū)U所需要的進鋸速度。

2 繼電器控制系統(tǒng)原理

鋁電解水平鑄造機牽引機及鋸片進(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 為牽引機電動機，生產(chǎn)時一般只需要牽引機單向運行。M2 為進(退)鋸電機，其電路為正反轉(zhuǎn)電路。由于整個電路保護裝置只采用了熱繼電器進行保護，保護性能差，若出現(xiàn)嚴重夾鋸，電機過載大，電路電氣性能會被破壞，更有甚者會燒壞電機。不僅如此，還因速度無法調(diào)整，無法生產(chǎn)出合格的母線。所以必須對其進行改造。

猿改進措施

3.1 技術(shù)參數(shù)

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;

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

轉(zhuǎn)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(jù)實際工況，水平鑄造機屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，同時依據(jù)設備電機銘牌上提供的技術(shù)參數(shù)，變頻器只有同時滿足以下三個條件，才能滿足實際工況需求。

變頻器容量為7.5 kV·A，而且啟動、停止平穩(wěn)，調(diào)速平滑，滿足恒轉(zhuǎn)矩負載，就能滿足鋁電解水平鑄造機的工況需求。在此改造過程中選用兩臺MF原7.5K原380V 型變頻器，分別對牽引機電機和進(退)鋸電機進行一拖一控制，并且選擇PLC 控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制方式，這樣能很好地解決生產(chǎn)不同規(guī)格的鋁母線或陽極導桿時，因帶板和同步鋸進(退)速度難以調(diào)節(jié)而造成的產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)的問題。

3.3 變頻器控制系統(tǒng)原理

對鑄造牽引機、進(退)鋸變頻改造控制系統(tǒng)的原理圖如圖3 所示。當需要生產(chǎn)鋁母線或陽極導桿時，安裝好結(jié)晶器、引錠頭后，啟動各個回路主電源空開，需啟動牽引機，按下按鈕SB1，接觸器KM1吸合，1# 變頻器得電，變頻器頻率通過面板操作設定為生產(chǎn)母線規(guī)格估計值的最小值，當引錠頭將母線拉出結(jié)晶器，逐漸升高頻率直到母線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。此時的頻率為生產(chǎn)這種規(guī)格母線的設定頻率，牽引機就保持在此頻率下連續(xù)運行，直到同一規(guī)格的母線生產(chǎn)任務完成為止，從而也得到了經(jīng)驗頻率值。當生產(chǎn)母線長度達到生產(chǎn)需要或為規(guī)定長度的整數(shù)倍時，需將其鋸斷，啟動鋸片電機，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(zhuǎn)穩(wěn)定后，按下2# 變頻器的SB5正轉(zhuǎn)按鈕，再緩慢按變頻器面板升頻率按鈕，進(退)鋸電機正轉(zhuǎn)，帶動絲桿完成進鋸，將其頻率慢慢升高，觀察截面比較光滑，符合產(chǎn)品要求，就設定此時的頻率為這種規(guī)格母線進鋸頻率，將其作為經(jīng)驗值，當鋸斷母線后，按下2# 變頻器SB7停止按鈕，將所鋸母線移走后，按下2# 變頻器SB6 反轉(zhuǎn)按鈕，退鋸頻率一般設定為工頻，進(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(xù)生產(chǎn)，圓滿完成生產(chǎn)所需要的不同規(guī)格的鋁母線、陽極導桿等產(chǎn)品。

4 結(jié)語

對鋁電解水平鑄造機進行變頻技術(shù)改造后，可生產(chǎn)出多種規(guī)格的鋁母線，同時，也可生產(chǎn)出電解槽陽極導桿，不僅解決了新型電解槽擴容急需新規(guī)格母線的難題，也為生產(chǎn)規(guī)模擴大急需增加陽極導桿數(shù)量提供了保證。所以此項改造看起來較小，但較好地利用變頻技術(shù)改造解決了實際生產(chǎn)難題。通過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(xiàn)出來，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。