森兰变频器在立式车床上的应用

一、概述

某单位有台型号为C516A单柱式立床，经现场实际考察，原机床的拖动系统是采用一台功率为30kW的电动机作为主传动，电机以恒定转速运行，通过减速箱，液压系统实现速度调节。由于系统不能实现无级调速，液压系统维护工作量大。

二、机床液压系统变频改造方案

考虑到原有液压系统维护非常难，我们可以去掉原来的液压传动系统，直接用变频器拖动主轴电机，通过调节电机频率，来实现连续可调的转速。但是原来的横梁的升降、刀具的移动是靠原来的液压传动来完成的，所以不能完全去掉。如果要完全撤离液压传动，必须配备横梁、刀具的传动异步电动机。为了满足改造，必须满足以下要求才能保证机床可靠运行：

1、电机要求

通常要求用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求，并且要求电机调速范围广。

2、变频器的技术要求

1）要求低频力矩大

机床低速时需要具有强大的过载能力，变频器可以提供150%过载保护，能够满足设备要求。选用矢量变频器，低频时（1～10Hz）能达到150%额定转矩。

2）转矩动态响应速度快，稳速精度高

选用矢量变频器，能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。

3）减速停车速度快

通常机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

4）进行电机参数自学习

选用矢量变频器后，要达到很好的控制性能，通常都需要对电机进行参数自学习，其目的是获取准确的电机内部参数，以用于矢量控制计算。参数自学习所需要的电机铭牌参数有：电机额定功率、电机额定频率、电机额定转速、电机额定电压、电机额定电流。有的变频电机的铭牌上可能没标额定转速值，可以根据经验值估计一下额定转速。在进行参数自学习时，务必要在空载（电机轴上不接负载）的时候进行。只有在空载的时候才能保证自学习出来的电机参数的准确性。

如果现场条件没办法进行空载运行，可以考虑用变频器出厂的电机参数试运行。

5）频率指令和运行指令

机床上使用的变频器的频率指令和运行指令都来源于控制器，一般给定的通道有两种，一种是模拟量给定，另一种是多段速给定，或者两者同时给定，以多段速优先。模拟量给定以电压型模拟量为主，也有电流型的。变频器对这两种类型的模拟量都可以采集。

3、抗干扰问题

变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试验，具有很强的抗干扰能力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。

森兰SB70G系列矢量控制变频器完全满足以上条件。森兰SB70G系列矢量控制变频器是希望森兰科技股份有限公司自主研发的新一代高性能变频器，可靠性高，功能强大，可广泛应用于冶金、石油、化工、建材、煤炭、食品、造纸、印染、供水等行业。

我们选择森兰SB70G37变频器拖动主轴30kW电机，由于电机要求快速制动刹车，必须配备制动单元和制动电阻。制动单元型号为森兰SZ20G30/45，按制动力矩为100%来算，制动电阻选择6kW/15Ω

三、机床液压系统变频改造后的节能分析

由于变频器对电机的保护功能齐全，所以大大减少电机的保养，同时减少原来的液压系统中的电磁阀和油泵等主要器件。液压系统出现故障时，检修复杂，而变频器调速操作简单方便，可靠性高。原来主轴电机恒速运转，存在电能的白白浪费，加装变频器后预计可以节能15%左右。