專利名稱:復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法,屬于電氣控制領(lǐng)域。
背景技術(shù):
造紙業(yè)是ー個與國民經(jīng)濟和社會文化產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)的行業(yè),造紙行業(yè)對電氣傳動控制要求也越來越高。特別是復卷機是造紙行 業(yè)車速最高,控制最復雜、精度最高的造紙設(shè)備。對設(shè)備的安全性和精確性提出了更高的要求。復卷機紙芯筒升降機是拖動紙芯筒及機械設(shè)備將紙芯筒快速提升和下放的的裝置。運動過程中,要求大慣量機械設(shè)備快速的加減速將紙芯筒移至相應的位置。由于紙芯筒升降機為位能性負載,紙芯筒電機運動過程中紙芯筒和機械機構(gòu)提升和下放時間較短,制動過程中發(fā)電狀態(tài),導致回饋至變頻器的直流母線電壓升高,變頻器時常過壓跳閘。目前普遍對于母線過高一般采用以下方法(I)外接制動電阻,并按照預先規(guī)定的負載工作周期將制動能量消耗在外接制動電阻上,拉動直流回路電壓下降,避免直流母線過高導致變頻器故障。但是有以下缺點需要外加制動電阻,成本増加,如果被加熱的空氣不能被利用的情況下,制動能量被浪費掉。在冷卻和熱量回收利用方面需要額外的經(jīng)濟投入。(2 )通過公共直流母線將制動時的能量反饋給電網(wǎng),雖節(jié)能環(huán)保,但投資較大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法,其主要特征為通過分析計算紙芯筒升降機的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率,以及電機的制動功率最佳的運行參數(shù);通過對不同外部給定,記錄電機實際的運動狀態(tài),再通過提升電機的啟動轉(zhuǎn)矩,跟蹤電機實際運行曲線,確定其優(yōu)化直流母線電壓時的PLC外部給定值。本發(fā)明針對紙芯筒豎直升降故障現(xiàn)象,通過ABB電機調(diào)試軟件Drive window曲線分析觀察,PLC外部給定值分別為75HZ、65HZ、50HZ時,相對應的直流母線電壓為700V、630V、550V。并跟蹤電機輸出轉(zhuǎn)矩的曲線,在速度達到零時輸出轉(zhuǎn)矩為零。通過分析比較,在PLC外部給定值調(diào)整在50HZ,直流母線電壓控制在550V時直流母線電壓波動很小,從而將PLC外部給定值確定為50HZ。本發(fā)明根據(jù)復卷機紙芯筒運動過程的機械和電氣制動功率的計算和分析,優(yōu)化電氣制動控制過程,避免了制動過程中由于快速制動導致變頻器直流母線過高,保證了設(shè)備正常的運行。
圖I為外部給定為75HZ時運行曲線 圖2為外部給定為65HZ時運行曲線圖;圖3為外部給定為50HZ時運行曲線圖。
具體實施例方式I、理論分析計算
首先分析計算紙芯筒機械設(shè)備在特定的時間內(nèi)制動的機械功率,并與電氣制動功率進行比較。電氣制動設(shè)備容量的選型的依據(jù)是制動能量,機械制動的能量由設(shè)備的制動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速決定。由Pm=TXco= TX (η/60) Χ2π,(其中Pm為機械功率)。Pe=UlicX Idc=3XUacX IacXCOS Φ ; (Pe為電氣 制動功率)。由此可以得出速度越快功率越大,功率以特定的電壓和電流傳輸,對于相同功率電壓越高電流就越小。實例計算說明電機額定功率pn=l. 5kw電機效率η =0.865電機額定轉(zhuǎn)速Nn=1480rpm電機轉(zhuǎn)動慣量J=O. Olkgm2負載轉(zhuǎn)動慣量J1= O. 3 kgm2制動時間tb= 5s。電機制動轉(zhuǎn)矩Mb= - Jdco/dt=(Jm+ J1 ) X (ω - ω2 ) /Tb = (0. 3+0. 01) Χ1480Χ2Π/(60Χ5)= 9· 6 N · m
50ΗΖ最大制動功率為
Pb50 =Mb. ω. n =9. 6X1480 Χ2Π X0. 865/60=1. 28KW75HZ最大制動功率為(75HZ時對應的轉(zhuǎn)速為2220rpm)
Pb 75= 9. 6X2220 Χ2Π X0. 865/60=2. O Kff
通過計算可得知75HZ最大制動功率為2. OKW , 50HZ最大制動功率為I. 28 Kff, 75HZ時由于速度過快,制動能量過高,引起直流母線過壓,所以電機轉(zhuǎn)速控制在50HZ,對制動效果較好。2、優(yōu)化調(diào)整過程
通過實際情況逐步的通過電機運行狀態(tài)進行優(yōu)化。通過將速度小到一定理想值,保證輸出轉(zhuǎn)矩恒定。并在電氣啟動上提高啟動轉(zhuǎn)矩,從而使機械功率減小,從根本上解決了因設(shè)備快速制動而導致的變頻器直流母線升高的問題。針對紙芯筒豎直升降機故障現(xiàn)象,通過ABB電機調(diào)試軟件Drive window曲線分析觀察曲線跟蹤了幾個參數(shù)[1]電機實際轉(zhuǎn)速、[2]電機輸出轉(zhuǎn)矩、[3]變頻器直流母線電壓、[4]電源電壓、[5] PLC外部給定。外部給定分別為75HZ、65HZ、50HZ情況下,記錄電機運動過程曲線。如圖1、2、3所示分別記錄相對應直流母線電壓為700V、630V、550V。并跟蹤電機輸出轉(zhuǎn)矩的曲線,在速度達到零時輸出轉(zhuǎn)矩為零。通過分析比較,在外部給定調(diào)整在50HZ,直流母線電壓控制在550V,此時直流母線電壓基本上波動很小。原設(shè)計調(diào)試的PLC外部給定是75HZ,是為了將設(shè)備快速提升。現(xiàn)通過方案優(yōu)化后改為PLC外部給定為50HZ,通過直流勵磁并且調(diào)整勵磁時間,提升電機啟動轉(zhuǎn)矩。通過觀察實際生產(chǎn)情況,設(shè)備制動效果良好,電機停車位置準確,達到控制目的。綜合通過比較分析,從根本上避免了直流母線升高而引起變頻器故障。另ー方面節(jié)省了投資,只需通過程序修改,優(yōu)化電氣控制過程,解決了因電氣制動引起的直流母線升高問題。通過近半年穩(wěn)定運行,滿足生產(chǎn)要求,達到了控制目的。
權(quán)利要求
1.一種復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法,其特征是通過分析計算紙芯筒升降機的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率,以及電機的制動功率最佳的運行參數(shù);通過對不同外部給定,記錄電機實際的運動狀態(tài),再通過提升電機的啟動轉(zhuǎn)矩,跟蹤電機實際運行曲線,確定其優(yōu)化直流母線電壓時的PLC外部給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法,其特征是部給定值分別為75HZ、65HZ、50HZ時,相對應的直流母線電壓為700V、630V、550V。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法,其特征是PLC外部給定值為50HZ。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復卷機紙芯筒升降機電氣制動優(yōu)化的方法。其特征是分析計算紙芯筒升降機的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率,以及電機的制動功率最佳的運行參數(shù);通過對不同外部給定,記錄電機實際的運動狀態(tài),再通過提升電機的啟動轉(zhuǎn)矩,跟蹤電機實際運行曲線,通過分析比較,調(diào)整確定其PLC外部給定值。本發(fā)明解決了因電氣制動引起的直流母線升高的問題。
文檔編號B65H19/30GK102730459SQ20121016717
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者張勇, 方承文, 朱明松, 楊戰(zhàn)勝, 秦基金 申請人:岳陽林紙股份有限公司