一、鑄鐵管的生產過程
目前,城市自來水大口徑的供水管主要使用鑄鐵管、水泥管和玻璃纖維管。在保證一定強度的前提下,用離心法澆鑄比用模具法澆鑄的鑄鐵管的管壁厚度已經大大地下降了,整體重量減輕了很多,而且質量也不錯。在現行普遍使用的幾種供水管中,鑄鐵管價位處于中等,強度高、經久耐用、重量輕、安裝施工簡單快捷,很受各自來水公司的青睞。
廣西某鑄管廠生產城市自來水供水使用的300mm~800mm口徑的鑄鐵管,為保證鑄鐵管管壁厚度的均勻性,又要保證鑄鐵管的質量,采用離心澆注法。其工藝過程是將熔化了的高溫鐵水注入模具中,再將模具從零速逐漸加速到高速旋轉,由于離心力的作用,鐵水很快在模具中成型,并在模具中通冷卻水,維持數分鐘后,鐵管溫度下降到大約400~500時逐漸降速到零,開模取管。臥式鑄管機的模具放在前后1、2、3、4四只傳動輪上,其中2、4由兩臺電機經皮帶輪帶動的主動輪,其余1、3兩只是被動輪,如圖1所示。原來的傳動方式是兩臺37kW的電機由電磁調速器驅動。這種生產工藝要求兩臺電機同步運轉。盡管對電磁調速系統已經采取了控制同步運轉措施,由于電磁調速器的控制部分都是模擬PI調節器,精度和穩定性都較差,在實際工作中,操作工人憑經驗進行速度微調,很難調到兩電機同步運轉。這樣兩電機的負荷分配不均勻,嚴重時引起跳閘,影響生產的正常進行。
二、鑄管機的負載機械特性
鑄管機負載特性為恒轉矩大慣性負載,并且起動前先將一定量的鐵水先注入模具,然后再開始起動運轉,因此又是重載起動。電磁調速器低速轉矩較差,要保證鑄管機起動正常起動,電動機的容量一般選得較大。鑄管機傳動由兩臺37kW的4極異步鼠籠電機承擔,兩臺電機之間存在負荷分配問題。
圖1 鑄管機原傳動示意圖
鑄管機的離心成型法對電氣傳動設備要求較高,首先要求滿載起動,起動力矩應在電機100%額定力矩以上;其次低速運轉的時間長,要求低速力矩大;最后由于鑄管機調速范圍大,為保證鑄鐵管的質量,要求在整個工作速度范圍內,轉速應基本穩定。
三、鑄管機的變頻調速
根據以上的情況,選用具有恒轉矩特性且起動力矩大的AC80系列變頻器。如果用兩臺37kW變頻器,就需要考慮兩臺電機的同步控制問題,這樣做同步效果好,但電機上需安裝速度變送器(脈沖編碼器或測速發電機),其結果是比較麻煩而且投資會增加。如果將兩臺37kw電動機并聯后用一臺75kW變頻器控制,兩臺電機可做到同頻運轉,但兩臺電動機的特性有一定的差異,其速度也會有速度差,對于電機的參數差別不大,同步要求不高的系統還是可以滿足使用要求。
鑄管機對兩臺電機的同步要求不高,為簡單采用電機并聯,選用一臺AC80-T3-75kW變頻器拖動兩臺37kW電機運行,為保護電機,每臺電機需裝熱繼電器,變頻器的機械特性為恒轉矩,電機在低頻5Hz便可運行,高速42Hz時可達1200r/min,調速比1:8以上,極大的滿足了鑄管機的工藝要求。將電磁調速改造為變頻調速,簡單方法用變頻器驅動電磁調速電機,將電磁調速器的轉差離