水箱拉丝机上应用的变频系统

生产钢丝的主要设备足拉丝机，近几年来，随着生产技术水平的提高，水箱拉丝机钢丝绳的用途 越来越广泛.质莆要求也越来越岛，特别是对钢丝强度的要求，国际上已经达到200 市吨。70年代为80吨。而要生产高强度钢丝，钢丝的总压缩率和部分压缩宇都需 相对提高.。提尚压缩宇就必须增加拉拔次数，亦就是连续拉拔需由五六次变为八九次。 这样、对设侪的要求也越来越高，不仅对电机的调速范闬、力矩特性、能源消耗，而且对调 速装置的柠制精度、安全保护功能和动静态特性等都有较高要求，随着钢丝生产高速化、 连续化、大剖化和辅助工序机械化程度的发展，对电气榨制系统的集成化和微机控制提出新的要求。

众所周知，50年代，我国的金属制品行业刚刚起步，大部分设备从日本或苏联购进， 为了调整拉蜱机各转筒的速度.使各转筒之间金属流量平衡，均采用直流调速技术，而钢 丝生产环境十分恶劣，石灰粉、肥皂粉和拉玲产牛的金属粉尘被空气带人电动机的整流子 表面，使之磨损严承，并且，金属粉尘在直流磁场的作用下吸附在磁极周围，使磁极绝缘性 能下降，甚至击穿绝缘而被迫检修。由丁匕述原闪，使得直流凋速整流子磨损严重、维护困 难、故障高，那么能否找到一条新路来解决此难题呢?

70年代开始探索用交流变频调速技术取代直流调速，交流电机抗粉尘性能好，无换 向器，维护简单、价格低廉，随若电子技术和微机控制技术的发展，使变频器的输出基波频 率在宽范闹内吋调，基波幅值能以高分辨率可控，使交流岡速精度大大提高，故障检测和 敁尔迅速可槔^能满足拉丝机调速的要求。

80年代以来交流变频调速技术迅速发展，欧美各国和日本之间的竞争也十分激烈， 都想占领世界巾场，日本富十变频器已经由最初采用16位微处理机的 500003系列发展到3前采用32位微处理机的第四代系列，07系列能 根据瞬时输出电流和电压检测进行卨速转矩计算和数据处理，从而实现转矩限定，转差补 偿控制，瞬时电源故障后的平稳恢复以及0动加减速控制，并丘逋过接口还可以扩展到可 编程序控制器，使变频器能接收到来自01^：的操作命令和频率设定佶々，实现过程自动 化。乂如徳固的匕0^：只公司和公司巳把调频调压系统应用在调速 精度要求较高的育线式拉好机上，它采用低压辅助起动，转差率补偿调iv等新技术，使变 频器调速系统具有频率分辨率高、低速运行可靠、开环频苹稳定等优点。

一、活套式拉丝机采用开环调速的条件

在金属制品行业中，活套式拉丝机是一种常用的机械，以其拉拔效韦高、工艺性能好， 磨耗小等优点而得以广泛应用，由于拉拔工艺贾求拉蜱机起动平稳，能无级调速，低速时 起动力矩大，过去一直采用直流拖动。如前所述，用直流电机拖动存在许多缺点，而变频器 给定精度高、低速力矩大、调速稳定，土适合应用于活套式拉丝机上，然而，活套式拉丝机 大部分为多道次拉拔，如图1所示。由图中可见，转筒与转筒之间有活套，在很长一段时 间，人们都集中于考虑活套闭环控制系统，但由于活套位置的检测信号难于取出，一直末 找到有效的办法，能否用开环加串联反给定的办法来解决上述难题呢?

活音 电动机

由于71111， 500007变频器输出频率分辨率高并汁稳定性能好，起动停止能自动 实现加7减速控制，这使开环调速貝备外部条件，那么活套式拉纹机使用开环调速系统 的内部条件又是什么呢?

在拉拔时，钢丝通过第一个模到第个转筒，经活 套再通过第2个模到第一个转筒，依此类推3钢丝通过拉揆时，山于模孔呈锥形，使钢丝强 迫变形而宵径变小，敁然，钢丝毎通过一个模孔直径和投度都发生了变化，但每个转筒之 间的金厲丝秒流量应保持相等，这样只要调整好每个转筒的速度，完全可以使各转筒之间 的金属丝秒流量相等，从而实现正常拉拔。

然而，在拉拔过程中，钢丝的抗拉强度、拉丝模的磨损等因素仍可造成电机力矩的变 化，即电机的速度将发牛变化。设为拉拔力，r代表转筒直径.

r代表拉拔后的钢丝直径，一般4模孔的磨损有关，似模孔变化的速度是极慢的，8 小时内约变大2倍。因而此项对尸来说町以视为常数。。代表拉拔抗拉强度，一般原 料的通条均匀性能基本不变，亦可视为常数。r，代表钢丝截面压缩率系数。一般为0. 0054 ?0,025。

通过分析可知，运行中电机的速度可能维持不变,较小的变化可以通过活套位置的变 化手动调整,这就是活套式拉玟机使用开环交流变频调速所具备的内部条件。

除了以上内部和外部条件以外.活套式拉丝机的起动和停午的同歩仍是需要认真讨 论的问题，不可忽视。

二、双变频调速系统

强调这种通用荆变频器在单台控制时既简单又方便，只要加人给定佶号，变频器就会工作，带动电机运转。然而.多台联动，而且各台在同一时间 内速度上升的斜率又都不同，这就使起动或停车时转筒之间不同步，造成钢丝或扣套或拉 断而不能正常运行。

反串给定控制系统

根据这种情况，我们设计了 一种反串给定控制系统，如阁2所从图可知.在各台机 器之间加人14调节器，因积分时间极短，从第四至第一台起动时间差很小，这样只要利用 第五合上的给定积分器，就可以控制整台机器的起动(停车〉时间。而且调整每台的 给定电位器，可以方便地使速度冋步，活套处丁正常位置。

而我们使用的0调节器的动态响应时间为 这与活套由正常位置到极限位置的时间0，27秒相差甚远。也就是说，用这神反串给定的 调速系统，不会使钢丝拉断或松套。