422成型機后壓Z軸直流電機及調速系統的國產化改造

摘要：本文簡述了422成型機后壓Z軸（轉向）直流電動機因生產任務和負載加重所造成的“設備故障率高、進口設備難購置、費用高、功率不足”等問題，闡述了對后壓Z軸進口直流電動機及調速系統國產化改造為Y4三相交流異步電動機的技術改進方案、主要內容和實施效果，確保422工程輪胎成型機的穩定運行。

關鍵詞：422成型機 Z軸 直流電動機 交流電動機

0 引言

貴輪工程輪胎422成型機于1996年從美國AKRON公司引進，后壓裝置承擔對成型鼓上的鋼絲簾布和緩沖層等進行滾壓壓實功能，其Z軸轉向控制用的原裝電機為進口永磁式直流電機，采用直流調速系統和傳動系統進行速度閉環控制[1]，直流測速反饋系統由直流測速發電機和速比為1：1的帶傳動系統組成。

1 技術改造原因

422成型機引進之初，在全自動控制方式下工作，平均成型3個工程輪胎胎胚/8h，電氣設備運行穩定可靠！隨著產量加大，平均成型4個工程輪胎胎胚/8h，設備工作方式從全自動變為半自動工作方式。后壓Z軸直流電機調速系統和傳動系統常常因超速和過載而損壞，不僅不能發揮原有元器件小、控制靈敏，功率消耗小等優點，還在工程輪胎成型生產過程中暴露出如下凸顯問題：

1.1 進口備件“難購置”問題 422成型機后壓支臂轉向位置正/反轉控制用的進口直流調速器沒有備件，生產廠家早已不再生產這種產品。該調速器壞時只能搶修，這會影響422成型機上巨胎的完成率。

1.2 進口備件購置“費用高”問題 相應的進口直流電機功率偏?。?.75KW）、費用較高：6，000元左右/每臺。每年在該位置會疲勞損壞一、兩臺直流電機。碳刷磨損嚴重時，易造成電氣故障。而且測速發電機損壞后無法修復，又是進口元件，價格貴（4980元/個），且不便購買。

1.3 進口直流電動機和調速器“維修周期長”問題 一臺0.75KW的Z軸永磁直流電機或調速器損壞后要外送廠家售后修理，本公司無專用設備修理，維修周期加長。同時，電動機長期過負荷運行造成Z軸電動機易過載發熱而損壞。直流測速發電機轉軸和同步帶易斷，電機易發生“飛車”故障現象。

為解決以上問題，確保后壓Z軸控制正常和備件易儲備，立項將422成型機后壓Z軸直流電動機及調速系統進行國產化技術改造。

2 技改方案

方案一：直接對進口直流電機及調速系統改造為國產化的直流電動機及調速系統。方案二：將1#、2#兩臺422成型機后壓轉向的進口直流電機及進口直流調速器進行國產化改造，改為能替代其原有功能的交流電動機和變頻調速系統。由于在小功率控制場合，直流調速系統和交流調速系統的拖動性能基本接近，方案一所需經費預算需要壹萬（10，000）元人民幣，而方案二只需要5，000元左右，性價比方案二比方案一的高，確定選擇方案二。

3 技改內容

3.1 直流電動機技改為交流電動機 Z軸進口直流電動機帶有測速反饋控制系統，自動化控制精度高；但在半自動或手動操作時，直流調速系統不如交流調速系統簡單和運行可靠。所選電機的功率、轉速和額定輸出轉矩應適中，在適當增大電機的功率時，要保證電機的額定輸出轉矩TN=9.55P/n大于負載扭矩TL。因此，選用國產Y4系列1.5KW 1500r/min的三項交流異步電動機代替原有進口0.75KW直流電動機，使改進后的交流流電動機在小于額定功率的狀態下可靠運行。

技改后，TN=9.55P/n=9.55*1500/1500=9.55N·m

3.2 直流調速系統改為基于PLC控制的交流調速系統 基于PLC[2]控制的交流調速系統主要解決的問題是：電氣控制原理、設備參數選型和安裝方式、現場調試與測試等；同時測速反饋用的測速發電機選型對速度的閉環控制有重要影響。

測速發電機是一種用來測量轉速的小型發電機[3]，作

用：將轉速信號變為電壓信號反饋給直流調速器。空載時，測速發電機的輸出電壓與它的轉速成正比。負載后，當轉速越高，測速發電機的輸出特性并不完全是線性的。故要使測速發電機的輸出電壓線性地反映轉速，則其轉速應工作在較低的范圍內，即選用的測速發電機的額定轉速高于同軸安裝的電機額定轉速。

技術改進前后，電動機、調速器特征對照如下表1所示。

4 結束語

國產化技術改造后，422成型機后壓裝置Z軸三相交流異步電動機運行穩定、可靠，設備控制功率加大，滿足了生產負荷的要求。每年可以節約維修費用：12，000元；電機費用（6，000～12，000元）/臺；直流電機碳刷：600元/副等。方案二的執行，節約了改造成本10，000元左右；產生了較大的經濟效益：解決進口調速器壞、無備件對422成型機的巨胎胎胚生產質量的影響問題。單臺422成型機合格巨胎的產量如按12條算，每天正常生產產值達100，000以上。422成型機后壓Z軸電動機及調速系統實現備件易購置、維護周期短、費用低、功率大的技術改進目標，保證了422工程輪胎胎胚成型機的長期穩定運行！

參考文獻：

[1]鄧星鐘主編.機電傳動控制第三版[M].武漢：華中科技大學出版社，2008.

[2]李向東主編.電氣控制與PLC[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3]梁南丁，騰穎輝主編.電機與電力拖動[M].北京：北京大學出版社.

作者簡介：李政敏（1976-），女，貴州畢業人，副處級，副教授，研究方向：電氣技術和機電一體化。