变频器在水平铸造机上的应用

1 概述

铝电解水平铸造机是用来生产不同规格的电解槽铝母线、阳极铝导杆的主要设备，其结构如图1 所示。它的工艺流程是，注入混合炉内的铝液，经溜槽流入中间包，再经导流板流到根据母线或导杆规格选定的结晶器内冷却结晶，在牵引机的牵引下，连续不断地从结晶器内结晶成型而生产出来。在牵引机的索引下，生产出的母线沿着辊轮经过同步锯小车连续前进，当铝母线长度符合实际需要或为基准母线的倍数时，同步锯小车将被推向起始位置，并被压盘固定，这时启动锯片电机实现进锯，小车会在母线的推动下前进，当小车行至终点，锯片将母线锯断，这样，可以连续生产出不同规格的铝母线或铝导杆。该设备原电气线路采用继电器控制，其牵引速度是通过减速比实现的定速值，所以生产母线的规格受到限制。当生产规格太大时，铝水还未完全结晶，牵引机已将其拉出结晶器，会出现漏铝，无法生产出母线;当生产规格较小时，会出现堆铝或母线表面不光滑，生产出废品，因此只能生产一定规格的母线和导杆。采用变频器来控制，可以根据所生产母线或导杆规格设定牵引机的速度，从而解决上述问题。

为了保证连续生产，产品生产到一定长度必须将其按所需尺寸锯断，以保证母线生产继续进行。与之配套的同步锯进锯原采用继电器控制，进锯速度无法控制，锯断大规格尺寸的母线时会由于进锯速度过快，将锯片损坏，出现“爬锯”现象，这样生产出的母线外表虽光滑，内部却易出现裂纹，影响导电流量;小规格母线或导杆会由于速度太慢，使截面不光滑，不符合产品要求，同样，进锯电机控制也由继电器控制改为变频器控制，可以根据需要设定任意规格母线或导杆所需要的进锯速度。

2 继电器控制系统原理

铝电解水平铸造机牵引机及锯片进(退)控制原理如图2 所示，其电路控制完全采用继电器控制，M1 为牵引机电动机，生产时一般只需要牵引机单向运行。M2 为进(退)锯电机，其电路为正反转电路。由于整个电路保护装置只采用了热继电器进行保护，保护性能差，若出现严重夹锯，电机过载大，电路电气性能会被破坏，更有甚者会烧坏电机。不仅如此，还因速度无法调整，无法生产出合格的母线。所以必须对其进行改造。

猿改进措施

3.1 技术参数

牵引机电机型号为Y112M-4，PN=4 kW，nN=1 480 r/min;

减速机型号为XWE2.2-106，减速比I越1 849;

进锯电机型号为Y90L-4，PN=1.5 kW，nN=1 480 r/min，进(退)锯速度为11.8 mm/s;

转锯电机型号为Y160M1-2，PN=11 kW，nN=2 900 r/min。

3.2 变频器选型

根据实际工况，水平铸造机属于恒转矩负载，同时依据设备电机铭牌上提供的技术参数，变频器只有同时满足以下三个条件，才能满足实际工况需求。

变频器容量为7.5 kV·A，而且启动、停止平稳，调速平滑，满足恒转矩负载，就能满足铝电解水平铸造机的工况需求。在此改造过程中选用两台MF原7.5K原380V 型变频器，分别对牵引机电机和进(退)锯电机进行一拖一控制，并且选择PLC 控制代替传统继电器控制方式，这样能很好地解决生产不同规格的铝母线或阳极导杆时，因带板和同步锯进(退)速度难以调节而造成的产品质量不过关的问题。

3.3 变频器控制系统原理

对铸造牵引机、进(退)锯变频改造控制系统的原理图如图3 所示。当需要生产铝母线或阳极导杆时，安装好结晶器、引锭头后，启动各个回路主电源空开，需启动牵引机，按下按钮SB1，接触器KM1吸合，1# 变频器得电，变频器频率通过面板操作设定为生产母线规格估计值的最小值，当引锭头将母线拉出结晶器，逐渐升高频率直到母线表面比较光滑符合生产要求为止，一般引锭头处1 m左右为允许废品。此时的频率为生产这种规格母线的设定频率，牵引机就保持在此频率下连续运行，直到同一规格的母线生产任务完成为止，从而也得到了经验频率值。当生产母线长度达到生产需要或为规定长度的整数倍时，需将其锯断，启动锯片电机，再按下按钮SB2，2#变频器得电，它的初始频率为0 Hz，待锯片旋转稳定后，按下2# 变频器的SB5正转按钮，再缓慢按变频器面板升频率按钮，进(退)锯电机正转，带动丝杆完成进锯，将其频率慢慢升高，观察截面比较光滑，符合产品要求，就设定此时的频率为这种规格母线进锯频率，将其作为经验值，当锯断母线后，按下2# 变频器SB7停止按钮，将所锯母线移走后，按下2# 变频器SB6 反转按钮，退锯频率一般设定为工频，进(退)到位设计了到位限位，使接触器KM2断电，2#变频器失电，完成退锯工作。如此循环连续生产，圆满完成生产所需要的不同规格的铝母线、阳极导杆等产品。

4 结语

对铝电解水平铸造机进行变频技术改造后，可生产出多种规格的铝母线，同时，也可生产出电解槽阳极导杆，不仅解决了新型电解槽扩容急需新规格母线的难题，也为生产规模扩大急需增加阳极导杆数量提供了保证。所以此项改造看起来较小，但较好地利用变频技术改造解决了实际生产难题。通过两种控制方式的比较，采用变频器控制的优越性充分体现出来，不仅生产范围扩大，生产效率提高，而且对电机保护功能也有很大提高。