B80190A刨边机设备主传动箱（小车）和电源滑线电器系统的改造

张开宇

摘 要：针对B80190A型板料刨边机设备在使用中存在的主要故障问题进行分析，提出相应的解决措施。通过应用变频器对该设备主传动箱（小车）电器系统的改造和对设备立柱电源滑线电器部分的改造，不但解决系统存在的故障问题，而且改善了设备操作者的工作环境，使之安全可靠。

关键词：主传动箱与电源滑线；电器系统；改造

引言

根据设备经常出现的故障，对设备进行改造。通过采用变频器装置，改变控制启动方式，实现软启动，使设备运行更加平稳，降低故障率的发生。同时对电源滑线部分进行改造，使操作更加安全可靠。

1 问题的提出

B80190A型板料边缘刨边机设备主要用于各类板料边缘的整形工作，使加工完的板料边缘无毛刺，外观整齐。通过主传动箱（小车）的往复运动对工件进行加工，在工件加工过程中，小车往复运动的最大距离为9000mm。

由于该设备的主传动箱（小车）电器系统和使用的电源滑线出厂就存在先天设计不足，在使用中電器故障频繁发生，存在安全隐患，主要存在以下问题：

1.1 B80190A型板料边缘刨边机的电源采用角钢滑线，裸漏电源滑线供电，设备操作者在工作中有触电的危险，存在安全隐患，不安全。

1.2 由于主传动箱（小车）的电器控制装置安装在设备操作者坐在的小车座位下部，内部散热条件极差，座位处的温度在夏天时达到摄氏40℃以上。夏天设备操作者在如此高温环境下工作，既不舒适又不安全。

1.3 该控制室线路凌乱，电器元件经常烧坏，导致故障频繁发生，故障率较高，给设备维修工作带来困难。

2 产生的原因及其解决措施

2.1 B80190A型板料边缘刨边机的电源采用角钢滑线，裸露电源滑线供电，操作不安全的问题。

2.1.1 原因

B80190A型板料边缘刨边机的电源采用角钢作为电源滑线，并且裸露电源滑线供电，供电的电压为380V，对设备操作者的安全造成较大的威胁，经分析属于出厂设计就存在的先天不足和安全隐患。

2.1.2 采取的措施

对设备的立柱电器部分进行了改造，采取拆除原角钢电源滑线，使用安装新型全封闭式母线电源滑线和导电器等电器元件的方法，解决了设备操作者在使用设备时存在的安全隐患问题，使之既能符合安全规范要求，同时又在外观上满足美观大方要求。

改造后原理如图1所示，当控制按钮SB10接通和接触器KM10闭合后，油泵电机M1工作，液压系统运行。只有把电源箱门关好，门限位开关SP1接通，把空气开关QF1闭合后，全封闭式母线电源滑线接通电源，三相电源指示灯HL亮，电器系统开始正常工作。

2.2 主传动箱（小车）的电器控制装置安装在设备操作者坐在的小车座位下部，内部散热条件极差，座位处的温度达到摄氏40℃以上。

2.2.1 原因

改造前原理图2所示。

控制室主传动箱（小车）电器系统的工作原理是采用电阻降压的方式，存在先天设计不足因素，主要因为：机床主传动箱的运动采用了18.5KW的三相异步电动机作为主拖动电动机，它具有高启动转矩，其往返运动的变向是依靠变换主拖动电动机的旋转方向来实现的。当主传动箱（小车）运行到规定行程后，床身上的撞块碰到停止行程开关，而行程开关发信号给半导体时间继电器，中间继电器接通反向接触器，使电动机反向启动，从而实现自动反向运动。原设计为了使机床在启动、停止、反向时平稳起见，在主拖动电动机启动和停止时，在线路里串联了适当数值的启动电阻RJ（12个，0.3Ω、36.6A），这些启动电阻虽然限制瞬间电流（力矩），减少了因频繁启动、制动而使电机温升过高的现象。但是，因为主传动箱的控制电器装置是安装在主传动箱后部座位下部的电器箱内，由于在线路里串联了适当数值的启动电阻RJ，而这些电阻要产生和散发热量，并且能造成电器线路和电器元件老化，使电器元件的使用寿命缩短和工作性能的稳定性变差。同时，由于电器箱内温度高和散热条件差 ，这就是造成设备电器故障频繁发生和设备操作者在夏季工作环境恶劣的主要原因，存在不安全因素。这些不安全因素表现为：（1）电器箱内温度高，易造成线路老化，线路在一定时候会自燃并引起火灾。（2）电器箱内温度高，易造成电器元件老化而性能不稳定老化，造成短路产生火花，引起火灾。这些因素都危及到人的生命安全。

2.2.2 采取的措施

改造后原理图3。

变频器应用在控制启动工作时，它具有无噪音和基本不产生热量，属于平滑调速和软启动方式，可以有效地解决高启动转矩带来的一些弊病。

在改造中采用富士变频器（FRN22G11S-4CX）装置，变频器的功率为22KW，它适合选配≤22KW以下的电动机，而刨边机主拖动电机的功率为18.5KW，额定电压380V，所选的变频器型号与电动机较匹配。

变频器（FRN22G11S-4CX）的主要参数如下：最高频率60HZ；基本频率50HZ；额定电压380V；最高电压380V；加速时间6.0S；减速时间6.0S；转矩提升6.0S；上限频率70HZ，下限0HZ；驱动（制动）转矩999%；频率偏置0.0HZ；设定增益100%。

改造采取用M2主拖动电机18.5KW进行降压启动，取消启动电阻RJ，可以避免电阻产生热量，影响电器元件性能；使用变频器装置后不需要启功电阻。取消交流接触器KM2、KM3、KM4，可以避免电路接触器的触点接触不良故障，使电路更加简捷可靠。取消热继电器FR1，因变频器本身具有过载热保护功能，普通热继电器无必要设置；普通热继电器和变频器的电子热保护功能虽具有反时限特性，但普通热继电器却不适应在变频调速系统中对电动机进行过载热保护，这是因为普通热继电器的发热元件是双金属片，其重复性能差、调整误差大、易受环境温度影响、动作不可靠、性能指标落后，更重要的是：其发热与散热特性难以和电动机相吻合；不能针对不同的运行频率采取不同的保护曲线；由于变频器输入为非正弦波，含有一定的高次谐波，因此易引起普通热继电器的误动作，而变频器的热保护功能则是根据电动机的发热和冷却特性，对不同的运行频率采用了不同的保护曲线，对电动机的过载保护更可靠。故在一般情况下，一台变频器拖动一台电动机时应取消普通热继电器，不仅减少了元件，降低了成本，而且提过了系统的可靠性。取消控制回路中单项变压器内的控制保险（3个熔断器）FU1、FU2、FU3，将控制保险FU1安装在回路上，当回路内电压电流过高时起保护作用，保护单项变压器不受到损坏。取消控制润滑油泵电动机M3工作的热继电器FR2。

同时，在变频器（FRN22G11S-4CX）装置的一次测安装进线电抗器L，进线电抗器L的主要作用有以下几方面：（1）它可以降低谐波电流，改善功率因数，最大限度减少谐波对电动机的影响；（2）抑制电网电压的电流冲击，有效地保护变频器，免受其他产生谐波的设备谐波影响。

即点动采用富士变频器（FRN22G11S-4CX）装置，取代电阻降压方式，启动控制解决电阻所产生的热量，温度接近常温，降低设备故障频率，节约了资金维修备件成本，使设备操作者的工作环境安全可靠。

原控制系统采用电阻降压的工作方式，即能耗高，又成本费用高。改造后控制系统应用变频器装置，工作性能稳定，既节约能源又减少了故障，给操作人员带来舒适的工作环境。同时，改造使用变频器控制系统后，完全引用原来的设备操作方式，操作使用方便。

2.3 控制室的电器元件经常烧损和故障率高的问题

2.3.1 原因

主传动箱（小车）的电器控制箱内温度高，散热条件差，使电器元件老化和性能不稳定，以及线路老化造成短路形成的，使電器元件如热继电器（FR1、FR2）、交流接触器（KM2、KM3、KM4）、启动电阻（RJ）、控制保险（FU1、FU2、FU3）及其它元件经常被烧损。

2.3.2 采取措施

拆除主传动箱（小车）控制室全部原电器元件及线路，重新设计布置线路，淘汰落后电器元件，全部使用德国施耐德公司制造的电器元件，按规范重新配盘，减少了因电器元件的问题带来的故障，也给设备维修工作时带来方便。

3 改造后的效果

3.1 通过对B80190A型板料边缘刨边机设备电器系统中电源滑线部分的改造，解决了安全隐患问题，保障了设备操作者的作业环境符合安全规范要求。

3.2 通过采用富士变频器（FRN22G11S-4CX）装置代替电阻降压方式的措施，有效解决了电阻所产生的热量，使温度接近常温。同时，采用新型的电器元件代替老式电器元件，降低设备故障发生的频率，节约了设备维修费用，提高了经济效益。

3.3 通过对B80190A型板料边缘刨边机设备主传动箱（小车）电器系统和立柱电源滑线电器部分改造后的走访，使用单位、设备维修人员和设备操作人员对改造工作表示满意，尤其是设备操作者认为工作环境的安全得到保障。

3.4 经过对B80190A型板料边缘刨边机设备主传动箱（小车）电器系统的改造，设备运行一年多以来，设备故障率下降了20%，设备运转正常，节约维修费近5000元 。

4 结束语

变频器在设备改造中的应用越来越广泛，特便是对80～90年代生产的设备来讲，是既经济又实惠的，以最少的投入可以获得最大的效益。在本次改造中应用变频器装置，既改善了操作者工作环境，又降低了故障率，节约了设备维修费，效果是显而易见的。

参考文献

[1]无锡富士通用电气驱动控制有限公司.FRENIC变频器操作说明书[Z].

[2]李焦明.变频调速控制系统设置的优化[J].设备管理与维修，2004（9）.