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(wàn)噸球團(tuán)廠窯尾小車的拖動(dòng)電機(jī)采用的是帶電磁抱閘制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，由摩擦片來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制制動(dòng)，摩擦片磨損快且故障率高。

在高速狀態(tài)下停機(jī)時(shí)，窯尾小車時(shí)常出現(xiàn)振動(dòng)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(dòng)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(dòng)器主要由制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器兩部分組成。制動(dòng)電磁鐵由鐵心、銜鐵、線圈三部分組成。閘瓦制動(dòng)器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動(dòng)機(jī)裝在同一根轉(zhuǎn)軸上。電磁抱閘制動(dòng)電路圖如圖1所示。

圖1 電磁抱閘制動(dòng)電路圖

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

電動(dòng)機(jī)斷電停車時(shí)，交流接觸器KM1失電，繞組L的自感電動(dòng)勢(shì)通過(guò)續(xù)流二極管VD2進(jìn)行放電，通過(guò)短暫的續(xù)流后L完全失電，電磁抱閘制動(dòng)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(shí)，進(jìn)行線圈保護(hù)。

由于通過(guò)續(xù)流二極管VD2進(jìn)行續(xù)流，具有短暫的續(xù)流時(shí)間，線圈L失電與電動(dòng)機(jī)斷電停車有一短暫延時(shí)時(shí)間，同時(shí)彈簧也有一定的延時(shí)，導(dǎo)致電磁抱閘制動(dòng)延時(shí)，窯尾小車很難精準(zhǔn)停車。通過(guò)閘瓦的摩擦片制動(dòng)閘輪進(jìn)行強(qiáng)制機(jī)械制動(dòng)，摩擦片磨損快且嚴(yán)重，快速制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，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(dòng)系統(tǒng)分析

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

電磁抱閘制動(dòng)器在閘瓦抱緊閘輪過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)已停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)系統(tǒng)電氣控制電路如圖2所示。原電磁抱閘制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)共電源的聯(lián)接線須改動(dòng)，通過(guò)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X(jué)1（KF）、X2（KR）要和電磁抱閘制動(dòng)器的接觸器KM2相配合，故正、反轉(zhuǎn)控制由繼電器KF和KR來(lái)執(zhí)行。輸出端子Y1預(yù)置為頻率檢測(cè)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(dòng)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(guò)主控室組態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cè)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(dòng)時(shí)， KF閉合，KM2也閉合，電磁抱閘制動(dòng)器閘瓦開(kāi)始松開(kāi)。變頻器獲得啟動(dòng)指令后，首先執(zhí)行啟動(dòng)前的直流制動(dòng)。閘瓦松開(kāi)時(shí)間一般在0.6s以內(nèi)，可將啟動(dòng)前直流制動(dòng)的時(shí)間預(yù)置為1s。如此，閘瓦松開(kāi)過(guò)程是在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行的，不存在閘瓦磨擦片的磨損問(wèn)題。頻率檢測(cè)水平預(yù)置為5Hz，當(dāng)變頻器的輸出頻率上升到5Hz以上時(shí)，繼電器KA得電，觸點(diǎn)KA閉合使線圈L保持得電。

停車時(shí)，KF斷開(kāi)，變頻器的輸出頻率按預(yù)置的減速時(shí)間下降，當(dāng)下降到直流制動(dòng)的起始頻率16 Hz時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入直流制動(dòng)過(guò)程，變頻器的輸出頻率降為0Hz，KA斷開(kāi)，線圈L失電，電磁抱閘制動(dòng)器閘瓦開(kāi)始抱緊。由于電動(dòng)機(jī)已提前開(kāi)始直流制動(dòng)，閘瓦在抱緊過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)已停止運(yùn)轉(zhuǎn)，所以不存在閘瓦磨擦片的磨損。電動(dòng)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(yǔ)

應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)窯尾小車電磁抱閘制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行處理后，閘瓦摩擦片基本沒(méi)有磨損，制動(dòng)迅速，制動(dòng)延時(shí)問(wèn)題得到了解決。經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行結(jié)果表明，窯尾小車運(yùn)行穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和打滑，定位準(zhǔn)確，沒(méi)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(dòng)不穩(wěn)定性分析及其改造”，作者為鄧樹(shù)良。