畢業(yè)看論文-臥式粗磨機(jī)電氣系統(tǒng)改造

臥式粗磨機(jī)電氣系統(tǒng)改造提出原因本文針對(duì)目前的實(shí)際需要，對(duì)本廠的臥式粗磨機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的卡具小車進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)原有的工作方式進(jìn)行了分析與對(duì)比。對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率具有重要意義。另一方面，在節(jié)能減排的大環(huán)境下，節(jié)約電能是21世紀(jì)的共同話題，具有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用電量中約有60%是通過電動(dòng)機(jī)來消耗的，考慮起動(dòng)、過載、安全系統(tǒng)等原因，高效的電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在低效狀態(tài)下運(yùn)行，采用變頻器對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，可使電動(dòng)機(jī)重新回到高效的運(yùn)行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成全球共識(shí)。節(jié)能能源、降低消耗，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)已是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的一個(gè)永恒的話題。這場(chǎng)綠色革命的浪潮中，節(jié)能環(huán)節(jié)是極具邊際經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值的。相較于清潔能源在全球能源供應(yīng)端較低的占比和較高的邊際成本，節(jié)能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。無論是消費(fèi)電子還是在工業(yè)領(lǐng)域，利用變頻技術(shù)達(dá)到節(jié)能的目的成為人們追求的目標(biāo)。在超市中，一排排的變頻空調(diào)、變頻風(fēng)扇吸引消費(fèi)者的目光；在工廠中，伺服電機(jī)、變頻器現(xiàn)身生產(chǎn)線上，正為企業(yè)達(dá)到節(jié)能降耗的指標(biāo)作出貢獻(xiàn)。第二章概述2.1粗磨機(jī)工作原理概述臥式粗磨機(jī)的用途：我廠為一汽大眾配套生產(chǎn)捷達(dá)車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，為此引進(jìn)兩臺(tái)臥式粗磨機(jī)用來對(duì)缸體進(jìn)行端面毛刺磨削清理。電氣系統(tǒng)主要采用PLC控制，由輸送鏈條拖動(dòng)缸體隨行夾具，載著缸體通過兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪磨頭，對(duì)缸體的兩個(gè)對(duì)稱端面進(jìn)行磨削加工，以清理掉缸體端面的毛刺。兩臺(tái)磨床工作原理基本一致，只是加工位置有所差異。這2臺(tái)磨床在我車間針對(duì)06A/EA111缸體進(jìn)行加工。一旦出現(xiàn)故障將影響全生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。臥式粗磨機(jī)的流程：在原位裝上缸體――夾具夾緊――鏈條輸送――磨削橫端面――輸送到終點(diǎn)—吊件到另一臺(tái)磨床――同時(shí)輸送返回――另一臺(tái)磨床夾具夾緊――輸送――磨削側(cè)端面――輸送到終點(diǎn)－－卸下工件到下一工序――同時(shí)輸送返回。2.2對(duì)臥式粗磨機(jī)改造前存在的問題分析2010年，我廠根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，分別新增了EA888，050，4G6等缸體產(chǎn)品，試制投產(chǎn)后，這些產(chǎn)品在清理工序反映出了非常嚴(yán)重的問題。新產(chǎn)品與老產(chǎn)品相比，外形尺寸有所增大，端面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛刺突出。經(jīng)過磨床加工時(shí)，由于加工端面面積增大，毛刺吃刀量增大，頻繁發(fā)生卡件悶車現(xiàn)象，經(jīng)常悶停磨頭砂輪，和輸送電機(jī)。每次卡件，因?yàn)槎际菒炌蝹?cè)砂輪，另一側(cè)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)磨削，都會(huì)磨偏造成一件廢品，造成成本上的很大浪費(fèi)。磨頭電機(jī)電機(jī)和輸送電機(jī)燒毀現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。經(jīng)過分析，設(shè)備的輸送鏈條是由一臺(tái)7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)缸體進(jìn)行磨削加工，現(xiàn)在產(chǎn)品磨削負(fù)荷增大，原來的輸送環(huán)節(jié)已經(jīng)不能滿足新產(chǎn)品的要求。也就是說這臺(tái)設(shè)備沒有對(duì)新產(chǎn)品加工的能力。而新產(chǎn)品已經(jīng)投產(chǎn)，根本沒有替代的加工設(shè)備。由于清理加工的設(shè)備都屬于非標(biāo)，專機(jī)性質(zhì)，如果根據(jù)新產(chǎn)品新購進(jìn)設(shè)備，從配套設(shè)計(jì)到交付使用，需要非常長(zhǎng)的周期。生產(chǎn)根本等不起。面對(duì)眼前的現(xiàn)實(shí)問題，只能從原設(shè)備身上去尋求解決辦法。隨著我廠生產(chǎn)缸體品種的增加，產(chǎn)量的加大，由以前每月幾千個(gè)缸體到現(xiàn)在每月3萬多缸體，要求設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。而且，電氣控制系統(tǒng)要有很高的可靠性和效率，無故障運(yùn)行和很好的維護(hù)性。這些要求該設(shè)備的控制系統(tǒng)很難達(dá)到，因此，對(duì)該設(shè)備的改造成為必然。車間作業(yè)工人采用計(jì)件工資，車間作業(yè)工人采用計(jì)件工資，并且產(chǎn)量由人工計(jì)數(shù)，每生產(chǎn)一件都采用粉筆劃“正”字計(jì)數(shù)方式，不僅耽誤生產(chǎn)也分散精力，因此提出安裝計(jì)數(shù)器讓工人一目了然得到車間工人的認(rèn)同，省時(shí)省力。三相電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速3.1變頻器簡(jiǎn)介3.1.1變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。3.1.2變頻器的構(gòu)成與功能結(jié)構(gòu)：變頻器實(shí)際上就是一個(gè)逆變器.它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?然后用電子元件對(duì)直流電進(jìn)行開關(guān).變?yōu)榻涣麟?一般功率較大的變頻器用可控硅.并設(shè)一個(gè)可調(diào)頻率的裝置.使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào).用來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù).使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào).變頻器廣泛用于交流電機(jī)的調(diào)速中.變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。1.整流電路整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流模塊.2.平波電路平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓(電流)，一般通用變頻器電源的直流部分對(duì)主電路而言有余量，故省去電感而采用簡(jiǎn)單電容濾波平波電路。3.控制電路現(xiàn)在變頻調(diào)速器基本系用16位、32位單片機(jī)或DSP為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。變頻器是輸出電壓和頻率可調(diào)的調(diào)速裝置。提供控制信號(hào)的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構(gòu)成:頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”。運(yùn)算電路的控制信號(hào)送至“驅(qū)動(dòng)電路”以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式4.逆變電路逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。功能：1、變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3、軟啟動(dòng)節(jié)能電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。3.2變頻器的控制方式轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流。轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電動(dòng)機(jī)速度與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定頻率。與U/f控制相比，其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。另外，它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。然而要達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達(dá)不到良好的動(dòng)態(tài)性能。矢量控制矢量控制，也稱磁場(chǎng)定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流電機(jī)和交流電機(jī)比較的方法闡述了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動(dòng)機(jī)和等效直流電動(dòng)機(jī)的先河。矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相-二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1、Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，It1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。矢量控制方法的出現(xiàn)，使異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里全方位的處于優(yōu)勢(shì)地位。但是，矢量控制技術(shù)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行正確估算，如何提高參數(shù)的準(zhǔn)確性是一直研究的話題。直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于，轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息，控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的實(shí)現(xiàn)無速度傳感器，這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能等方面要求一般不高，例如擠壓機(jī)，攪拌機(jī)，傳送帶，廠內(nèi)運(yùn)輸電車，吊車的平移機(jī)構(gòu)，吊車的提升機(jī)構(gòu)和提升機(jī)等。選型時(shí)可選V/f控制方式的變頻器，但是最好采用具有恒轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。要求控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)，靜態(tài)性能由于被控對(duì)象的千差萬別，性能指標(biāo)要求的各不相同，變頻器的選擇及配置遠(yuǎn)不如上述所列幾種。要做到熟練應(yīng)用還應(yīng)在工程實(shí)踐中認(rèn)真探索。變頻器的控制方式代表著變頻器的性能和水平，在工程應(yīng)用中根據(jù)不同的負(fù)載及不同控制要求，合理選擇變頻器以達(dá)到資源的最佳配置，具有重要的意義。3.3變頻調(diào)速的基本控制方式在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時(shí)，常須考慮的一個(gè)重要因素是：希望保持電機(jī)中每極磁通量