專利名稱：復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法，屬于電氣控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
造紙業(yè)是ー個與國民經(jīng)濟(jì)和社會文化產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)的行業(yè)，造紙行業(yè)對電氣傳動控制要求也越來越高。特別是復(fù)卷機(jī)是造紙行 業(yè)車速最高，控制最復(fù)雜、精度最高的造紙?jiān)O(shè)備。對設(shè)備的安全性和精確性提出了更高的要求。復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)是拖動紙芯筒及機(jī)械設(shè)備將紙芯筒快速提升和下放的的裝置。運(yùn)動過程中，要求大慣量機(jī)械設(shè)備快速的加減速將紙芯筒移至相應(yīng)的位置。由于紙芯筒升降機(jī)為位能性負(fù)載，紙芯筒電機(jī)運(yùn)動過程中紙芯筒和機(jī)械機(jī)構(gòu)提升和下放時(shí)間較短，制動過程中發(fā)電狀態(tài)，導(dǎo)致回饋至變頻器的直流母線電壓升高，變頻器時(shí)常過壓跳閘。目前普遍對于母線過高一般采用以下方法(I)外接制動電阻，并按照預(yù)先規(guī)定的負(fù)載工作周期將制動能量消耗在外接制動電阻上，拉動直流回路電壓下降，避免直流母線過高導(dǎo)致變頻器故障。但是有以下缺點(diǎn)需要外加制動電阻，成本増加，如果被加熱的空氣不能被利用的情況下，制動能量被浪費(fèi)掉。在冷卻和熱量回收利用方面需要額外的經(jīng)濟(jì)投入。(2 )通過公共直流母線將制動時(shí)的能量反饋給電網(wǎng)，雖節(jié)能環(huán)保，但投資較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法，其主要特征為通過分析計(jì)算紙芯筒升降機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率，以及電機(jī)的制動功率最佳的運(yùn)行參數(shù)；通過對不同外部給定，記錄電機(jī)實(shí)際的運(yùn)動狀態(tài)，再通過提升電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，跟蹤電機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線，確定其優(yōu)化直流母線電壓時(shí)的PLC外部給定值。本發(fā)明針對紙芯筒豎直升降故障現(xiàn)象,通過ABB電機(jī)調(diào)試軟件Drive window曲線分析觀察，PLC外部給定值分別為75HZ、65HZ、50HZ時(shí)，相對應(yīng)的直流母線電壓為700V、630V、550V。并跟蹤電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的曲線，在速度達(dá)到零時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩為零。通過分析比較，在PLC外部給定值調(diào)整在50HZ，直流母線電壓控制在550V時(shí)直流母線電壓波動很小，從而將PLC外部給定值確定為50HZ。本發(fā)明根據(jù)復(fù)卷機(jī)紙芯筒運(yùn)動過程的機(jī)械和電氣制動功率的計(jì)算和分析，優(yōu)化電氣制動控制過程，避免了制動過程中由于快速制動導(dǎo)致變頻器直流母線過高，保證了設(shè)備正常的運(yùn)行。


圖I為外部給定為75HZ時(shí)運(yùn)行曲線 圖2為外部給定為65HZ時(shí)運(yùn)行曲線圖；圖3為外部給定為50HZ時(shí)運(yùn)行曲線圖。
具體實(shí)施例方式I、理論分析計(jì)算
首先分析計(jì)算紙芯筒機(jī)械設(shè)備在特定的時(shí)間內(nèi)制動的機(jī)械功率，并與電氣制動功率進(jìn)行比較。電氣制動設(shè)備容量的選型的依據(jù)是制動能量，機(jī)械制動的能量由設(shè)備的制動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速決定。由Pm=TXco= TX (η/60) Χ2π,(其中Pm為機(jī)械功率)。Pe=UlicX Idc=3XUacX IacXCOS Φ ; (Pe為電氣 制動功率)。由此可以得出速度越快功率越大，功率以特定的電壓和電流傳輸，對于相同功率電壓越高電流就越小。實(shí)例計(jì)算說明電機(jī)額定功率pn=l. 5kw電機(jī)效率η =0.865電機(jī)額定轉(zhuǎn)速Nn=1480rpm電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J=O. Olkgm2負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量J1= O. 3 kgm2制動時(shí)間tb= 5s。電機(jī)制動轉(zhuǎn)矩Mb= - Jdco/dt=(Jm+ J1 ) X (ω - ω2 ) /Tb = (0. 3+0. 01) Χ1480Χ2Π/(60Χ5)= 9· 6 N · m
50ΗΖ最大制動功率為
Pb50 =Mb. ω. n =9. 6X1480 Χ2Π X0. 865/60=1. 28KW75HZ最大制動功率為(75HZ時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為2220rpm)
Pb 75= 9. 6X2220 Χ2Π X0. 865/60=2. O Kff
通過計(jì)算可得知75HZ最大制動功率為2. OKW , 50HZ最大制動功率為I. 28 Kff, 75HZ時(shí)由于速度過快，制動能量過高，引起直流母線過壓，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在50HZ，對制動效果較好。2、優(yōu)化調(diào)整過程
通過實(shí)際情況逐步的通過電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。通過將速度小到一定理想值，保證輸出轉(zhuǎn)矩恒定。并在電氣啟動上提高啟動轉(zhuǎn)矩，從而使機(jī)械功率減小，從根本上解決了因設(shè)備快速制動而導(dǎo)致的變頻器直流母線升高的問題。針對紙芯筒豎直升降機(jī)故障現(xiàn)象,通過ABB電機(jī)調(diào)試軟件Drive window曲線分析觀察曲線跟蹤了幾個參數(shù)[1]電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、[2]電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、[3]變頻器直流母線電壓、[4]電源電壓、[5] PLC外部給定。外部給定分別為75HZ、65HZ、50HZ情況下，記錄電機(jī)運(yùn)動過程曲線。如圖1、2、3所示分別記錄相對應(yīng)直流母線電壓為700V、630V、550V。并跟蹤電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的曲線，在速度達(dá)到零時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩為零。通過分析比較，在外部給定調(diào)整在50HZ，直流母線電壓控制在550V，此時(shí)直流母線電壓基本上波動很小。原設(shè)計(jì)調(diào)試的PLC外部給定是75HZ，是為了將設(shè)備快速提升。現(xiàn)通過方案優(yōu)化后改為PLC外部給定為50HZ，通過直流勵磁并且調(diào)整勵磁時(shí)間，提升電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩。通過觀察實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)備制動效果良好，電機(jī)停車位置準(zhǔn)確，達(dá)到控制目的。綜合通過比較分析，從根本上避免了直流母線升高而引起變頻器故障。另ー方面節(jié)省了投資，只需通過程序修改，優(yōu)化電氣控制過程，解決了因電氣制動引起的直流母線升高問題。通過近半年穩(wěn)定運(yùn)行，滿足生產(chǎn)要求，達(dá)到了控制目的。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法，其特征是通過分析計(jì)算紙芯筒升降機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率，以及電機(jī)的制動功率最佳的運(yùn)行參數(shù)；通過對不同外部給定，記錄電機(jī)實(shí)際的運(yùn)動狀態(tài)，再通過提升電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，跟蹤電機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線，確定其優(yōu)化直流母線電壓時(shí)的PLC外部給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法，其特征是部給定值分別為75HZ、65HZ、50HZ時(shí)，相對應(yīng)的直流母線電壓為700V、630V、550V。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法，其特征是PLC外部給定值為50HZ。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)卷機(jī)紙芯筒升降機(jī)電氣制動優(yōu)化的方法。其特征是分析計(jì)算紙芯筒升降機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩和制動功率，以及電機(jī)的制動功率最佳的運(yùn)行參數(shù)；通過對不同外部給定，記錄電機(jī)實(shí)際的運(yùn)動狀態(tài)，再通過提升電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，跟蹤電機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線，通過分析比較，調(diào)整確定其PLC外部給定值。本發(fā)明解決了因電氣制動引起的直流母線升高的問題。
文檔編號B65H19/30GK102730459SQ20121016717
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者張勇, 方承文, 朱明松, 楊戰(zhàn)勝, 秦基金 申請人:岳陽林紙股份有限公司