變頻器在出入庫設(shè)備中的應(yīng)用

王甫 殷樹清

摘 要：智能化糧庫理念是我國在基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下產(chǎn)生的。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)的快速發(fā)展，加之大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和集中化的發(fā)展，為現(xiàn)如今智能化糧庫建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)保障，對于智能化糧庫而言，其能夠有效地提升我國的倉儲管理水平，在國內(nèi)外都備受關(guān)注。本文就針對智能化糧庫應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變頻器 糧機(jī)設(shè)備 倉儲

中圖分類號：TD639 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0121-02

1 出入庫設(shè)備使用現(xiàn)狀

目前，全國糧食出入庫設(shè)備中，由于出入庫設(shè)備更新?lián)Q代較快，入庫區(qū)條線設(shè)備參差不齊，每小時(shí)入糧速度在60t/h至100t/h之間，速度差異較大。主要表現(xiàn)在垂直補(bǔ)倉機(jī)、裝倉機(jī)、清理篩價(jià)格較高，更新?lián)Q代慢，造成傳輸速度較慢，登高傳輸機(jī)、平行輸送機(jī)、卸糧機(jī)等價(jià)格低廉但易損壞，更新速度較快。各設(shè)備間傳輸速度的不匹配給生產(chǎn)帶來了不小的困擾；加上出入庫環(huán)境較為惡劣，出入庫傳輸設(shè)備調(diào)整頻繁，設(shè)備間速度不匹配現(xiàn)象更加嚴(yán)重。設(shè)備間速度不匹配造成的影響主要有：（1）對窄帶寬、低速率電機(jī)產(chǎn)生較大負(fù)荷，加重設(shè)備軸承磨損，更換軸承周期變短，嚴(yán)重時(shí)，一個(gè)作業(yè)周期內(nèi)就需更換軸承；（2）極易造成低速率電機(jī)過熱出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，對于作業(yè)年數(shù)較長的設(shè)備，一個(gè)作業(yè)周期內(nèi)可能會出現(xiàn)數(shù)次電機(jī)損壞，維修更換時(shí)間較長，極大地減慢了出入庫速度；（3）“壓糧”、“漏糧”等現(xiàn)象頻發(fā)（即速率快設(shè)備傳送糧至速率慢設(shè)備，速率慢設(shè)備傳送不及時(shí)出現(xiàn)糧食堆滿漏出現(xiàn)象，量大時(shí)出現(xiàn)停止傳送現(xiàn)象），生產(chǎn)頻率低下，而同時(shí)更換各環(huán)節(jié)出入庫設(shè)備投入較大，對企業(yè)帶來一定負(fù)擔(dān)。變頻器的介入，在一定程度上能夠起到緩解作用。同時(shí)減少了設(shè)備的損壞情況。隨著變頻技術(shù)的提高，交流電動機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用。因交流拖動系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制性能，采用變頻調(diào)速可以提高生產(chǎn)的控制精度和生產(chǎn)效率，利于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。這種優(yōu)良的性能同樣可以在出入庫機(jī)械設(shè)備中得到體現(xiàn)。

2 變頻器介入原理

（1）變頻器工作原理。變頻器原理（英文Variable-frequency Drive，簡稱VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。無論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規(guī)定有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如我國大陸規(guī)定，直接用戶單相交流電壓為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其他國家的電源電壓和頻率可能與我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標(biāo)準(zhǔn)的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。通常，我們把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻，VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給出入庫設(shè)備電動機(jī)。

（2）出入庫設(shè)備變頻器變頻方法。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。在出入庫設(shè)備的變頻器選擇上，我們采用VVVF 的控制方式。首先與三相交流電源連接的整流器產(chǎn)生脈動的直流電壓，此處在設(shè)計(jì)時(shí)選擇可控的直流電壓。中間電路的采用選擇將整流的固定直流電壓變換成可變的直流電壓。在隨后的控制電路中，控制電路用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來計(jì)算電機(jī)負(fù)載變化時(shí)最佳的電機(jī)勵(lì)磁，并對負(fù)載加以補(bǔ)償。此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導(dǎo)體器件（IGBTS）的最佳開關(guān)時(shí)間。決定開關(guān)時(shí)間要遵循以下原則：數(shù)值上最大的一相在1/6個(gè)周期（60°）內(nèi)保持它的正電位或負(fù)電位不變。其他兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦并達(dá)到所需的幅值。最后經(jīng)過逆變器產(chǎn)生電動機(jī)電壓的頻率。在變頻器的設(shè)計(jì)中，最重要的是控制電路的設(shè)計(jì)，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這部分的信號。具體被控制的部分取決于各個(gè)變頻器的設(shè)計(jì)。要根據(jù)出入庫設(shè)備使用需求，選擇不同的整流、逆變方法，進(jìn)行控制電路的設(shè)計(jì)。

3 變頻器在出入庫作業(yè)中的應(yīng)用

3.1 變頻器的應(yīng)用

在出入庫設(shè)備組成的生產(chǎn)線上，變頻器的加入，將對整個(gè)出入庫設(shè)備進(jìn)行整合，整合后的連接方法如圖1所示。

圖中，配電箱中的三相交流電介入變頻器，經(jīng)過多開關(guān)控制，分別接入輸送機(jī)、裝倉機(jī)、補(bǔ)倉機(jī)等。由于清理設(shè)備涉及部件較多，有離心清理設(shè)備、傳送設(shè)備、鼓風(fēng)設(shè)備、雜質(zhì)接收設(shè)備等，所以在應(yīng)用中對清理設(shè)備單獨(dú)設(shè)計(jì)安裝變頻器，更好的對各組成設(shè)備進(jìn)行調(diào)速。糧食在進(jìn)入清理設(shè)備到流出傳送到輸送機(jī)，經(jīng)過變頻器的變頻，對清理設(shè)備各組成部分工作量進(jìn)行平衡，保證輸入量和輸出量滿足清理設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。總變頻器對各出入庫設(shè)備進(jìn)行分別調(diào)節(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中，針對新舊設(shè)備混雜的作業(yè)條線，限制帶寬長、速率快的設(shè)備，使之與帶寬窄、速率低的設(shè)備相匹配，實(shí)現(xiàn)作業(yè)條線穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 變頻器的功效。

（1）在出入庫作業(yè)中按照糧食流動速度快慢自動調(diào)節(jié)機(jī)器轉(zhuǎn)速，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高利潤；（2）在新舊出入庫設(shè)備交替使用階段，通過限速，實(shí)現(xiàn)出入庫作業(yè)不中斷、穩(wěn)定運(yùn)行；（3）通過實(shí)現(xiàn)控制的軟件化，增強(qiáng)功能，通過轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、防止失速和重合閘等功能，實(shí)現(xiàn)不跳閘運(yùn)行；（4）通過變頻器限速，避免設(shè)備長時(shí)間高速率運(yùn)行，對設(shè)備起到良好的保護(hù)作用，延長了設(shè)備的使用壽命。

4 結(jié)語

隨著科技不斷進(jìn)步，變頻器將成為糧食出入庫作業(yè)中不可缺少的工具，通過變頻器的使用，糧食出入庫變得更加流暢、安全、穩(wěn)定、高效。我們要面向變頻器接入軟件的高效自動化，通過不斷地實(shí)踐為糧食出入庫提供更好的保障。

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