回轉(zhuǎn)窯尾部漏料提升機(jī)（窯尾小車）是鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)球團(tuán)不可缺少的設(shè)備，承擔(dān)將鏟料板下漏的未經(jīng)焙燒的球團(tuán)提升到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行焙燒的任務(wù)。萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司60萬噸球團(tuán)廠窯尾小車的拖動電機(jī)采用的是帶電磁抱閘制動的電動機(jī)，由摩擦片來進(jìn)行強(qiáng)制制動，摩擦片磨損快且故障率高。

在高速狀態(tài)下停機(jī)時，窯尾小車時常出現(xiàn)振動和打滑現(xiàn)象，定位不準(zhǔn)，甚至飛車，嚴(yán)重影響設(shè)備和人身安全，不得不停機(jī)進(jìn)行檢修和維護(hù)。采用變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)后，改造后運(yùn)行穩(wěn)定，定位準(zhǔn)，故障率低，大大降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

不穩(wěn)定性分析

窯尾小車電磁抱閘制動器主要由制動電磁鐵和閘瓦制動器兩部分組成。制動電磁鐵由鐵心、銜鐵、線圈三部分組成。閘瓦制動器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動機(jī)裝在同一根轉(zhuǎn)軸上。電磁抱閘制動電路圖如圖1所示。

圖1 電磁抱閘制動電路圖

電動機(jī)接通電源，同時電磁抱閘線圈L(L是一個大電感)也得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機(jī)帶動窯尾小車正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電源電壓為正半周時，電源通過二極管VD1向線圈L提供電流，當(dāng)電源電壓為負(fù)半周時，電源不再提供電流，而是由線圈的自感電動勢使電流通過續(xù)流二極管VD2繼續(xù)流動。

電動機(jī)斷電停車時，交流接觸器KM1失電，繞組L的自感電動勢通過續(xù)流二極管VD2進(jìn)行放電，通過短暫的續(xù)流后L完全失電，電磁抱閘制動由于彈簧力的作用，閘瓦抱緊閘輪，電機(jī)停機(jī)，窯尾小車停在指定位置。壓敏電阻RP1，是防止在續(xù)流二極管電路一旦發(fā)生接觸不良等故障時，進(jìn)行線圈保護(hù)。

由于通過續(xù)流二極管VD2進(jìn)行續(xù)流，具有短暫的續(xù)流時間，線圈L失電與電動機(jī)斷電停車有一短暫延時時間，同時彈簧也有一定的延時，導(dǎo)致電磁抱閘制動延時，窯尾小車很難精準(zhǔn)停車。通過閘瓦的摩擦片制動閘輪進(jìn)行強(qiáng)制機(jī)械制動，摩擦片磨損快且嚴(yán)重，快速制動時會產(chǎn)生振動，檢修頻繁，維護(hù)費(fèi)用高，一定程度上影響到生產(chǎn)穩(wěn)定和產(chǎn)能提升。

改進(jìn)型變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)分析

采用變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)對原窯尾小車電氣傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以利用變頻調(diào)速的直流制動功能，使電磁抱閘制動器的得電松開和失電抱緊的過程都在直流制動狀態(tài)下進(jìn)行。

電磁抱閘制動器在閘瓦抱緊閘輪過程中，電動機(jī)已停止轉(zhuǎn)動，不存在閘輪摩擦片的磨損，可以大大降低故障率和維護(hù)費(fèi)用。改進(jìn)型變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)電氣控制電路如圖2所示。原電磁抱閘制動器和電動機(jī)共電源的聯(lián)接線須改動，通過加裝接觸器KM2與電源相接。

圖2 電氣控制電路

變頻器的輸入、輸出端子的功能預(yù)置如下：X1端子為正轉(zhuǎn)；X2端子為反轉(zhuǎn)。變頻器的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行端子X1（KF）、X2（KR）要和電磁抱閘制動器的接觸器KM2相配合，故正、反轉(zhuǎn)控制由繼電器KF和KR來執(zhí)行。輸出端子Y1預(yù)置為頻率檢測水平。

變頻器控制參數(shù)確定及系統(tǒng)運(yùn)行分析

改進(jìn)的窯尾小車電氣傳動系統(tǒng)選用施耐德公司ATV71系列變頻器，功率為11Kw，該變頻器具有多種可擴(kuò)展接口供選擇，與DCS接口易實(shí)現(xiàn)，通過主控室組態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，可在線編程，參數(shù)設(shè)置方便，參考變頻器編程手冊設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，如圖3所示。

圖3 變頻器運(yùn)行設(shè)定參數(shù)

正轉(zhuǎn)啟動時， KF閉合，KM2也閉合，電磁抱閘制動器閘瓦開始松開。變頻器獲得啟動指令后，首先執(zhí)行啟動前的直流制動。閘瓦松開時間一般在0.6s以內(nèi)，可將啟動前直流制動的時間預(yù)置為1s。如此，閘瓦松開過程是在電動機(jī)未轉(zhuǎn)動的過程中進(jìn)行的，不存在閘瓦磨擦片的磨損問題。頻率檢測水平預(yù)置為5Hz，當(dāng)變頻器的輸出頻率上升到5Hz以上時，繼電器KA得電，觸點(diǎn)KA閉合使線圈L保持得電。

停車時，KF斷開，變頻器的輸出頻率按預(yù)置的減速時間下降，當(dāng)下降到直流制動的起始頻率16 Hz時，開始進(jìn)入直流制動過程，變頻器的輸出頻率降為0Hz，KA斷開，線圈L失電，電磁抱閘制動器閘瓦開始抱緊。由于電動機(jī)已提前開始直流制動，閘瓦在抱緊過程中，電動機(jī)已停止運(yùn)轉(zhuǎn)，所以不存在閘瓦磨擦片的磨損。電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行和停車原理與上述分析一致，不再贅述。

結(jié)語

應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對窯尾小車電磁抱閘制動系統(tǒng)進(jìn)行處理后，閘瓦摩擦片基本沒有磨損，制動迅速，制動延時問題得到了解決。經(jīng)過1年的運(yùn)行結(jié)果表明，窯尾小車運(yùn)行穩(wěn)定，不會產(chǎn)生振動和打滑，定位準(zhǔn)確，沒有出現(xiàn)故障，大大降低了檢修頻率和維護(hù)費(fèi)用，達(dá)到了改造預(yù)期效果。

編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“窯尾小車電氣傳動不穩(wěn)定性分析及其改造”，作者為鄧樹良。