水箱拉絲機上應用的變頻系統

生產鋼絲的主要設備足拉絲機，近幾年來，隨著生產技術水平的提高，水箱拉絲機鋼絲繩的用途 越來越廣泛.質莆要求也越來越島，特別是對鋼絲強度的要求，國際上已經達到200 市噸。70年代為80噸。而要生產高強度鋼絲，鋼絲的總壓縮率和部分壓縮宇都需 相對提高.。提尚壓縮宇就必須增加拉拔次數，亦就是連續拉拔需由五六次變為八九次。 這樣、對設儕的要求也越來越高，不僅對電機的調速范闬、力矩特性、能源消耗，而且對調 速裝置的檸制精度、安全保護功能和動靜態特性等都有較高要求，隨著鋼絲生產高速化、 連續化、大剖化和輔助工序機械化程度的發展，對電氣榨制系統的集成化和微機控制提出新的要求。

眾所周知，50年代，我國的金屬制品行業剛剛起步，大部分設備從日本或蘇聯購進， 為了調整拉蜱機各轉筒的速度.使各轉筒之間金屬流量平衡，均采用直流調速技術，而鋼 絲生產環境十分惡劣，石灰粉、肥皂粉和拉玲產牛的金屬粉塵被空氣帶人電動機的整流子 表面，使之磨損嚴承，并且，金屬粉塵在直流磁場的作用下吸附在磁極周圍，使磁極絕緣性 能下降，甚至擊穿絕緣而被迫檢修。由丁匕述原閃，使得直流凋速整流子磨損嚴重、維護困 難、故障高，那么能否找到一條新路來解決此難題呢?

70年代開始探索用交流變頻調速技術取代直流調速，交流電機抗粉塵性能好，無換 向器，維護簡單、價格低廉，隨若電子技術和微機控制技術的發展，使變頻器的輸出基波頻 率在寬范鬧內吋調，基波幅值能以高分辨率可控，使交流岡速精度大大提高，故障檢測和 敁爾迅速可槔^能滿足拉絲機調速的要求。

80年代以來交流變頻調速技術迅速發展，歐美各國和日本之間的競爭也十分激烈， 都想占領世界巾場，日本富十變頻器已經由Z初采用16位微處理機的 500003系列發展到3前采用32位微處理機的第四代系列，07系列能 根據瞬時輸出電流和電壓檢測進行卨速轉矩計算和數據處理，從而實現轉矩限定，轉差補 償控制，瞬時電源故障后的平穩恢復以及0動加減速控制，并丘逋過接口還可以擴展到可 編程序控制器，使變頻器能接收到來自01^：的操作命令和頻率設定佶々，實現過程自動 化。乂如徳固的匕0^：只公司和公司巳把調頻調壓系統應用在調速 精度要求較高的育線式拉好機上，它采用低壓輔助起動，轉差率補償調iv等新技術，使變 頻器調速系統具有頻率分辨率高、低速運行可靠、開環頻蘋穩定等優點。

一、活套式拉絲機采用開環調速的條件

在金屬制品行業中，活套式拉絲機是一種常用的機械，以其拉拔效韋高、工藝性能好， 磨耗小等優點而得以廣泛應用，由于拉拔工藝賈求拉蜱機起動平穩，能無級調速，低速時 起動力矩大，過去一直采用直流拖動。如前所述，用直流電機拖動存在許多缺點，而變頻器 給定精度高、低速力矩大、調速穩定，土適合應用于活套式拉絲機上，然而，活套式拉絲機 大部分為多道次拉拔，如圖1所示。由圖中可見，轉筒與轉筒之間有活套，在很長一段時 間，人們都集中于考慮活套閉環控制系統，但由于活套位置的檢測信號難于取出，一直末 找到有效的辦法，能否用開環加串聯反給定的辦法來解決上述難題呢?

活音 電動機

由于71111， 500007變頻器輸出頻率分辨率高并汁穩定性能好，起動停止能自動 實現加7減速控制，這使開環調速貝備外部條件，那么活套式拉紋機使用開環調速系統 的內部條件又是什么呢?

在拉拔時，鋼絲通過第一個模到第個轉筒，經活 套再通過第2個模到第一個轉筒，依此類推3鋼絲通過拉揆時，山于?？壮叔F形，使鋼絲強 迫變形而宵徑變小，敁然，鋼絲毎通過一個?？字睆胶屯抖榷及l生了變化，但每個轉筒之 間的金厲絲秒流量應保持相等，這樣只要調整好每個轉筒的速度，完全可以使各轉筒之間 的金屬絲秒流量相等，從而實現正常拉拔。

然而，在拉拔過程中，鋼絲的抗拉強度、拉絲模的磨損等因素仍可造成電機力矩的變 化，即電機的速度將發牛變化。設為拉拔力，r代表轉筒直徑.

r代表拉拔后的鋼絲直徑，一般4?？椎哪p有關，似?？鬃兓乃俣仁菢O慢的，8 小時內約變大2倍。因而此項對尸來說町以視為常數。。代表拉拔抗拉強度，一般原 料的通條均勻性能基本不變，亦可視為常數。r，代表鋼絲截面壓縮率系數。一般為0. 0054 ?0,025。

通過分析可知，運行中電機的速度可能維持不變,較小的變化可以通過活套位置的變 化手動調整,這就是活套式拉玟機使用開環交流變頻調速所具備的內部條件。

除了以上內部和外部條件以外.活套式拉絲機的起動和停午的同歩仍是需要認真討 論的問題，不可忽視。

二、雙變頻調速系統

強調這種通用荊變頻器在單臺控制時既簡單又方便，只要加人給定佶號，變頻器就會工作，帶動電機運轉。然而.多臺聯動，而且各臺在同一時間 內速度上升的斜率又都不同，這就使起動或停車時轉筒之間不同步，造成鋼絲或扣套或拉 斷而不能正常運行。

反串給定控制系統

根據這種情況，我們設計了 一種反串給定控制系統，如閣2所從圖可知.在各臺機 器之間加人14調節器，因積分時間極短，從第四至第一臺起動時間差很小，這樣只要利用 第五合上的給定積分器，就可以控制整臺機器的起動(停車〉時間。而且調整每臺的 給定電位器，可以方便地使速度冋步，活套處丁正常位置。

而我們使用的0調節器的動態響應時間為 這與活套由正常位置到極限位置的時間0，27秒相差甚遠。也就是說，用這神反串給定的 調速系統，不會使鋼絲拉斷或松套。