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2020-06
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電動螺旋壓力機能量回饋裝置的 研發及應用
用手機查看 瀏覽量:504 2020-06-09 發布時間:

作者:田江濤、邱同昌、孔永生、郭小紅、王程

 經過十多年的發展,電動螺旋壓力機已經取代了傳統的摩擦壓力機,成為我國鍛造成型和耐火材料成型行業的主力設備,以其能量可控、節能、自動化程度高、成型精度高、操控性好等特點廣受用戶青睞。

 目前,電動螺旋壓力機的驅動電機主要采用開關磁阻調速電機和伺服電機。其工作過程是通過電機驅動螺旋壓力機的飛輪和螺桿頻繁正、反轉運動,螺桿和螺母之間形成運動副,螺桿驅動螺母和滑塊上下運動產生沖擊力,使制件成型。

在電動螺旋壓力機的工作過程中,其滑塊的速度-時間關系圖如下圖一,從O點到A點,滑塊是加速下降過程,飛輪儲能;從A點到B點,滑塊壓制工件,飛輪釋放能量,速度降為0.從B點到C點,電機反轉將滑塊提起;從C點到D點,電機參與制動,使滑塊停止在指定高度,一個循環結束。

            

              圖一、電動螺旋壓力機速度-時間關系圖

 在電機參與制動的過程中,電機處于發電狀態。制動能量將會返回到驅動器的直流母線上,所以直流母線電壓會上升,這部分能量要釋放掉。這部分能量的釋放一般是通過制動電阻轉換成熱能釋放掉電能白白浪費掉,同時帶來環境溫度提高。  

 在直流母線上增加儲能電容,可以存儲制動時消耗的能量,當電機啟動加速時儲存的電容又可以釋放出去,提供電機急加速時所需要的能量。儲能的多少取決于開始制動時電機的動能以及直流母線上電容的容量,但是增加的儲能電容并不能完全替代制動電阻的作用。如果制動動能大于直流母線上的電容量,同時直流母線上沒有其他驅動器容納該能量,那么驅動器將會通過制動電阻來消耗該能量。

節約能效的方法是將直流母線上增加盡可能多的電容,因此,我們需要考慮如下幾點:

1、確保連接到供電電源上的直流母線的電容在較大可允許范圍。

2、制動能量不能超過制動電阻的較大功率。

3、控制器快速放電問題。

經過研究,淄博桑德機械設備有限公司開發出了適合于螺旋壓力機的SDD系列能量回饋裝置(見圖2),經過現場測試(見圖3)其能量回收率達到80%

圖二、SDD能量回饋裝置

     圖三、能量回饋裝置測試結果

鎂碳鋼包磚生產現場,我們選擇了兩臺SD20AS-630噸電動螺旋壓力機(90千瓦異步伺服電機)做對比試驗,生產相同磚型,一臺加裝了SDD系列能量回饋裝置,一臺采用原有的電阻箱制動,其測試數據如下:

現場測試數據

平均

節電率

噸耗電量(度)

16.19

13.45

14.11

16.19

14.985

16%

帶能量回饋的噸耗電量(度)

13.24

10.95

12.85

12.56

12.56

在另一個客戶處,我們采用同一臺SD20A-630壓力機(90千瓦開關磁阻電機)做對比試驗,成型相同磚型,測試數據如下:

每塊磚的耗電量

節電率

帶能量回饋裝置每塊磚的耗電量(度)

0.1354

23.6%

帶能量回饋裝置每塊磚的 耗電量(度)

0.1034

 通過以上數據可以看出,加裝了SDD能量回饋裝置的電動螺旋壓力機,具有明顯的節能效果,是一項具有光明前景的節能產品,可以給開關磁阻電機和伺服電機驅動的螺旋壓力機配套,提高螺旋壓力機的節能效果,為客戶創造效益,該產品已經獲得了國家專利授權。 

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