变频器在单晶铜拉拔牵引设备电气系统中的应用

河南纳士科技股份有限公司 张国战

变频器在单晶铜拉拔牵引设备电气系统中的应用

河南纳士科技股份有限公司 张国战

在单晶铜生产过程中，由于单晶的生长需要时间较长，故单晶铜的生产过程需缓慢进行。单晶铜的拉拔过程中，要求生产设备的控制精度要高，可靠性要好，设备在运行过程中要平稳无振动。根据实际生产的要求，常采用变频器与三相异步电动机构成的交流调速系统 ，该系统中，单晶铜的拉拔牵引过程有2台电动机负责，并用变频器分别进行控制。本文，笔者主要分析了变频器在单晶铜拉拔牵引机电气系统中的而应用，以期对同行有所参考。

一、单晶铜拉拔牵引设备电气系统组成

单晶铜的拉拔牵引设备的电气系统主要有PLC控制器、接近开关、光电开关、拉拔电动机、编码器、牵引电动机、计米器、报警器、工控机、显示器等部分组成。其中，用于水平连铸拉拔的电动机在引锭的过程中需要正反转，速度控制要求闭环控制，速度的平稳性要通过编码器的反馈控制来实现。

二、单晶铜拉拔牵引设备电气系统工作原理

在PLC控制器的控制下，引锭杆通过拉拔电动机的反转插入铸型中，然后下料棒。当铜液上升到水平横引管界面时，料棒电机停止。当型口温度达到生产单晶温度时，改变拉拔电动机的运动方向使其正转，完成引锭。当引出的铜棒到达一定长度时，启动牵引电动机；同时脱开引锭用的拉拔机的机械机构和电气机构。进行正常的连铸生产。

三、变频器在单晶铜拉拔牵引设备电气系统中的应用

单晶铜拉拔牵引设备电气系统的工作流程如图1所示。

1.引锭流程。在该系统中，拉拔电动机M是引锭的关键设备。通过M的反转和光电开关来完成引锭杆的插入。拉拔电动机的速度通过工控机控制PLC、PLC控制变频器来实现。单晶铜的引锭是靠拉拔电动机M的正转来实现的。用编码器来测速，其测量值通过PLC的输入模块输入。由PLC的CPU将工控机送来的同步信号与转速编码器的频率通过比较，运算。其结果由PLC的模拟量输出，可直接送给变频器。变频器输出相应的频率和电压来控制拉拔电动机的速度。使其按照工艺设定的要求进行工作，从而完成单晶连铸的引锭任务。

2.单晶铜的连铸流程。牵引电动机M 1是单晶铜生产的必要设备。通过M 1的运行和计米器、显示器来完成单晶铜的连铸工作。牵引电动机的速度控制由变频器来控制。通过工控机和PLC以及变频器来完成对牵引电动机的一系列控制，包括启动、停止、高速。中速、低速等动作。计米器完成铜杆生产的长度，然后通过显示器显示出生产的产量。如果出现异常情况，通过报警器报警并将信号传给工控机。工控机根据信号经CPU处理后，对PLC和变频器进行控制，通过停机或升料棒处理等措施。最终完成单晶铜的连铸工作。

四、应用变频器时的注意事项

1.由于断路器的频繁通断会影响变频器的使用寿命，因此，电动机的运行和停止不能过断路器来实现，应通过控制变频器来实现。

2.变频器与电动机之间最好不要加装交流接触器。

3.变频器输出端不可接电容补偿装置。

4.如果要提高功率因数，可以在断路器与变频器之间加装电抗器。

5. 所有的信号线与主电路动力线要分离，信号线要使用屏蔽线。变频器的接地端子要可靠接地，以防止电磁干扰。

五、结论

用变频器来控制电动机的速度后，不仅提高了速度的调整精度，也使得电动机的频率变化比较平滑，有效改善了单晶设备的安全性能；同时，也保证了设备的安全运行，降低了维修费用。跟工控机和PLC连接后，真正实现了单晶铜连铸设备的工业自动化控制，大大提高了生产效率，带来了显著的经济效益。