變頻器在高精度臺(tái)車(chē)式電阻爐中的應(yīng)用

齊婷婷（寶雞鈦業(yè)股份有限公司鍛造廠，陜西　寶雞　721006）

變頻器在高精度臺(tái)車(chē)式電阻爐中的應(yīng)用

齊婷婷
（寶雞鈦業(yè)股份有限公司鍛造廠，陜西寶雞721006）

本文通過(guò)介紹高精度爐爐門(mén)及臺(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)，分析變頻器在高精度臺(tái)車(chē)式電阻爐中的應(yīng)用，指出變頻器應(yīng)用在電阻爐上，具有十分重要的意義。

變頻器；溫度控制系統(tǒng)；繼電-接觸控制；PLC

電阻爐是有色金屬加工行業(yè)熱處理工序所必不可少的設(shè)備，公司依托多年的生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，在廣泛學(xué)習(xí)借鑒同行先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，大膽引進(jìn)2臺(tái)1200kW高精度臺(tái)車(chē)式電阻爐。該電阻爐爐溫均勻性好，控溫精度高，對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的意義。

一、電阻爐爐門(mén)、臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1爐門(mén)升降機(jī)構(gòu)

爐門(mén)的兩側(cè)立柱采用槽鋼組焊成型，立柱上方橫梁也采用槽鋼組焊成型，裝有鏈輪鏈條等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并采用帶自鎖裝置的減速機(jī)，通過(guò)變頻器作為升降驅(qū)動(dòng)裝置，以自鎖電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)鏈輪及鏈條牽引爐門(mén)，控制實(shí)現(xiàn)爐門(mén)上下移動(dòng)（啟動(dòng)、停止）。立柱兩側(cè)安裝自動(dòng)壓緊式導(dǎo)軌與爐門(mén)兩側(cè)裝有的升降滾輪保證爐門(mén)在關(guān)閉時(shí)的密封性能。爐門(mén)上部裝有一套行程開(kāi)關(guān)，與爐門(mén)升降動(dòng)作聯(lián)鎖。

2進(jìn)出料臺(tái)車(chē)

進(jìn)出料臺(tái)車(chē)采用優(yōu)質(zhì)A3鋼板及H型鋼密焊而成，行走機(jī)構(gòu)為車(chē)輪式，通過(guò)變頻減速機(jī)構(gòu)，使得臺(tái)車(chē)在導(dǎo)軌上運(yùn)行平穩(wěn)。

臺(tái)車(chē)上裝有耐熱鋼爐底板及料枕，以承載工件之用。

臺(tái)車(chē)加熱元件的供電是通過(guò)拖鏈來(lái)回走動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

二、溫度控制系統(tǒng)

該電爐與溫度控制柜配合使用，分為8個(gè)區(qū)，裝有8支S型雙支熱電偶（0℃～1600℃），作為爐溫控制、記錄檢測(cè)及超溫保護(hù)檢測(cè)用。

該溫控柜以S型雙支熱電偶作為感溫元件；選用日本島電生產(chǎn)的FP23作為控溫儀表，溫控柜以調(diào)功調(diào)壓器作為主回路執(zhí)行元件，采用調(diào)功調(diào)壓方式，根據(jù)爐內(nèi)溫度的變化，加熱功率隨爐溫自動(dòng)變化而變化?？刂乒裨O(shè)置了獨(dú)立的超溫與斷偶報(bào)警并自動(dòng)切斷電源的保護(hù)電路，還設(shè)有過(guò)流保護(hù)線(xiàn)路。當(dāng)爐溫高于設(shè)定溫度時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出聲光警報(bào)，并同時(shí)切斷主回路電源，從而防止意外和避免“跑溫”現(xiàn)象。

選用四川儀表廠生產(chǎn)的uR20000S型8通道多點(diǎn)記錄儀作為溫度記錄儀表，以便生產(chǎn)工藝存檔。

三、變頻器在電阻爐

上的應(yīng)用

1爐門(mén)變頻器BP1控制三相交流電動(dòng)機(jī)原理圖（如圖1所示）

在圖1所示電路圖中，爐門(mén)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、爐門(mén)高速、爐門(mén)低速、故障復(fù)位均是通過(guò)外部按鈕給PLC數(shù)字量輸入信號(hào)，PLC通過(guò)比較，計(jì)算通過(guò)PLC數(shù)字量輸出模塊將信號(hào)傳遞給外部繼電器，由外部繼電器對(duì)變頻器進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制爐門(mén)升降的目的。

該電路圖中，爐門(mén)升降變頻器型號(hào)為博世力士樂(lè)FSCG0515K0，該變頻器額定容量為21.7kVA，額定輸出電流為33A，適配電機(jī)功率為15kW。該變頻器帶有液晶數(shù)碼顯示操作面板。操作面板對(duì)變頻器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、功能參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)控等操作。其中，LED數(shù)碼顯示當(dāng)前功能參數(shù)狀態(tài)，LCD液晶顯示對(duì)該參數(shù)狀態(tài)加以注釋、說(shuō)明。

2臺(tái)車(chē)變頻器BP2控制三相交流電動(dòng)機(jī)原理圖（如圖2所示）

在圖2所示電路圖中，臺(tái)車(chē)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、臺(tái)車(chē)高速、臺(tái)車(chē)低速、故障復(fù)位電氣原理與爐門(mén)控制類(lèi)似，不再贅述。

該電路圖中，臺(tái)車(chē)進(jìn)出變頻器型號(hào)為博世力士樂(lè)FSCG0511K0，該變頻器額定容量為16.5kVA，額定輸出電流為25A，適配電機(jī)功率為11kW。

四、變頻器在電阻爐上的應(yīng)用分析

1該變頻器為電壓型變頻器，其輸出電壓為PWM波，含有一定的高次諧波。

2在電網(wǎng)和變頻器之間，我們安裝有C65N-3P50A斷路器，以確保維修時(shí)人身安全。當(dāng)變頻器輸入側(cè)有短路或電源電壓過(guò)低等故障時(shí)，斷路器可進(jìn)行保護(hù)。

3變頻器前裝有具有過(guò)電流保護(hù)作用的斷路器，以免后級(jí)設(shè)備故障造成故障范圍擴(kuò)大。

4對(duì)變頻控制系統(tǒng)制定維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)。如變頻器振動(dòng)是否平穩(wěn)，有無(wú)異常噪音；通風(fēng)是否良好，風(fēng)道有無(wú)阻塞；本體風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無(wú)異常噪音等。

5未采用變頻器的電阻爐和高精度爐的對(duì)比

①未采用變頻器的電阻爐，其臺(tái)車(chē)和爐門(mén)的啟動(dòng)均為直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流較大，對(duì)繞組的沖擊較大。電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)是通過(guò)接觸器互鎖實(shí)現(xiàn)的。爐門(mén)電機(jī)和臺(tái)車(chē)電機(jī)都是在工頻條件下運(yùn)行，電機(jī)速度不可調(diào)。

該高精度爐通過(guò)變頻器對(duì)爐門(mén)電機(jī)和臺(tái)車(chē)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，對(duì)繞組的沖擊小，使得電機(jī)啟動(dòng)較為平滑。同時(shí)，變頻器通過(guò)改變頻率，使得電機(jī)速度可調(diào)。組合限位通過(guò)PLC，及變頻控制系統(tǒng)使得臺(tái)車(chē)電機(jī)，爐門(mén)電機(jī)既可高速運(yùn)行，又可低速運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。

②未采用變頻器的電阻爐，基本是繼電-接觸式控制，其電氣控制及保護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，控制柜內(nèi)繼電器，接觸器較多，接線(xiàn)復(fù)雜，故障多且不容易查找。嚴(yán)重時(shí)可燒毀電機(jī)，影響電阻爐的使用。

該高精度爐采用PLC及變頻控制系統(tǒng)，所有信號(hào)都進(jìn)入了PLC，通過(guò)PLC輸入輸出模塊的信號(hào)指示燈，可方便查找故障，而且該變頻控制系統(tǒng)具有超載、欠載、短路和斷路等一些列保護(hù)功能。爐門(mén)電機(jī)和臺(tái)車(chē)電機(jī)內(nèi)置有溫度傳感器，當(dāng)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電機(jī)內(nèi)溫度會(huì)隨之升高，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，變頻控制系統(tǒng)即可自動(dòng)動(dòng)作，切斷電流供給，起到保護(hù)電機(jī)的目的。

結(jié)語(yǔ)

在鈦及鈦合金的鍛造過(guò)程中，要求電阻爐熱裝料，熱出料。實(shí)際生產(chǎn)中，電阻爐被頻繁打開(kāi)取料。爐門(mén)電機(jī)和臺(tái)車(chē)電機(jī)運(yùn)行較為頻繁。帶有變頻器的高精度爐自投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行平穩(wěn)，故障率低，大大降低了維修成本。

[1]李昌安，宋宗義.RT_2-180高精度臺(tái)車(chē)式電阻爐的研制與改造[C].中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)，2001.

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