匯川技術MD380M在鋼絲繩捻股機上的應用
本文介紹了匯川MD380M和MD380通用變頻器在鋼絲繩捻股機上的應用,主要實現多電機同步傳動,解決了大慣量負載同步跟蹤的難點,借助匯川專有MD38DW3擴展卡,很好的實現了DP通訊和脈沖同步合一功能,高質量的實現了實時數據監控和工藝要求控制。
概述:
捻股機也被稱為捻股繩機組,是金屬制品行業中的后道成繩工序,將多根鋼絲或鋁絲,按照不同工藝的捻距要求、繩徑要求,實現多股有序列的合并成繩,廣泛應用與石油鉆井、電力傳輸、船舶提升裝卸、電梯提升等工農業應用場合。
傳統的捻股機,由放線部分、筒體部分、在筒體內的搖籃放線裝置部分、筒體安全罩、牽引部分、扭轉部分、減速箱、地軸傳動軸、收線部分和電器控制部分等組成。其中筒體部分由連接主電機的皮帶所驅動。傳統方式要實現不同捻距,只能通過改變減速箱的速比有級實現,同時減速箱的日常維護相對較大,單臺設備只能生產固定的幾種規格繩品。
圖1. 傳統捻股機
制繩工藝過程:
鋼絲繩的生產工藝流程,一般要經過拉絲、捻制、捻股、合繩幾個大工序,具體如下:
拉絲部分:在鋼絲繩生產中的拉絲,是指將金屬的原材料,經過酸洗、磷化、剝殼、開坯這些工序,在這其間會進行一次或多次拉拔工序,從而改變原材料的內部分子結構,達到所需目標直徑的線材工藝過程。拉絲過程中主要設備以水箱式拉絲機或直進式拉絲機為主。原材料一般為0.14~10mm的黑色金屬和直徑0.01~16.00mm的有色金屬為主。
拉絲設備:
酸洗是用酸液將鋼絲繩原材料上的表面銹蝕物和軋皮洗去過程,又被稱為剝殼,主要把表面氧化物除凈,防止鐵銹或其它雜質影響開坯質量和損壞拉絲磨具。
磷化是將材料侵入磷酸鹽溶液中,經過反應使其材料表面形成一層不溶于水的磷酸液薄膜工藝,同時具有一定的防腐蝕性功能。
開坯是將金屬強制從磨具的定型孔穿過,其尺寸和外形都會發生變化,拉制金屬線的模具孔有圓形、方形、八角形或其它特殊形狀。
冷拔絲是指將普通的圓鋼,從其比它直徑小一些的孔中強行拉過,圓鋼的直徑會變小,根據等體積變比率,長度也會邊長,不斷重復這個過程,圓鋼的直徑就會進一步變小。但經過這種塑性變形后,鋼材的硬度會增加,其塑性會基本消失,所以在只要求強度不要求塑性的場合可以使用這種鋼材。
回火是指因為鋼絲的內部分子結構已被破壞,只有通過回火才能實現再次還原鋼絲內部分子結構,從而便于再次拉絲,這樣不易斷裂,也能實現拉到我們想要的強度。簡單的說,強度就是我們的通常說的抗拉度,強度是拉絲拉出來的,不是經過熱處理而獲得的,這也是鋼絲繩制造工藝與機械加工工藝最大區別。一般的鋼絲繩強度有:1470N/mm2、1570N/mm2、1670N/mm2、1770N/mm2、1870N/mm2、1960N/mm2等,強度越高,拉力越強,但韌性越差,與使用要求有直接關系。
鋼絲繩的捻制:
鋼絲繩的捻制質量是影響其使用壽命和承載力的主要因素。
鋼絲捻制(圖8)
鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向相同稱為同向捻,如繩股右捻為右同向捻,繩股左捻為左同向捻。這樣可以獲得內部鋼絲相互之間表面接觸較好,表面比較平滑、磨損小、撓性好,使用壽命也會變長,但缺點是容易松散和扭轉。鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向相反,稱為交互捻,如繩右捻,股左捻,稱為右交互捻;繩左捻,股右捻,稱為左交互捻。但這種鋼絲繩缺點是僵性較大,使用壽命低,但不易松散和扭轉。如果鋼絲繩繞成股的方向和捻成繩的方向一部分相同一部分不同,稱為混合捻,具有同向捻和交互捻的特點,但制造工藝較為復雜。
鋼絲繩的捻股:
鋼絲繩股和繩的區別
單根為絲,多根絲為股,繩為多股合并。捻股的類型、結構、和生產工藝取決于繩的用途,一般鋼絲繩使用直徑0.1~6.00mm的圓端面碳素鋼絲,隨著鋼絲繩的品種不斷增多,結構也日益復雜,除采用各種涂層鋼絲外,還有使用不銹鋼絲和雙金屬鋼絲。
在捻股中,還使用涂油和鍍層兩種防腐措施。所有的鋼絲繩必須涂油,油脂能夠保護繩芯,讓纖維芯不腐爛,不銹蝕鋼絲,并從內部潤滑鋼絲繩。表面涂油使繩股表面均勻的涂上防銹潤滑油脂,如在摩擦提升和礦井用繩上,需要涂上增磨合抗水性強的黑色油脂,其它用途則涂成膜性強抗腐蝕性好的紅色油脂。
鍍層有鍍鋅、鍍鋁和鍍尼龍或塑料等。鍍鋅又分為鋼絲先鍍后拔的薄鍍層和鋼絲先拔后鍍鋅的厚鍍層兩種,厚鍍層的鋼繩機械性能比光面鋼絲繩的要低,但比較適應于嚴重腐蝕性環境中使用。鍍鋁鋼絲繩比鍍鋅鋼絲繩更耐腐蝕、耐熱、耐磨。涂尼龍和涂塑料分為涂繩和涂股后合繩兩種。
匯川MD380M系列系統應用方案:
系統框圖:
主回路采用共直流母線方式:
控制系統框圖:
系統控制特點:
(1) 筒體主機作為主電機,牽引電機為跟蹤筒體電機運行,跟蹤指令為主電機的編碼器1:1分頻信號;
(2) 使用匯川MD380M系列內置電子齒輪比參數,可以很容易實現牽引電機與筒體電機之間的定值速度差跟蹤,能夠獲得客戶想要的鋼絲繩捻距,不受傳統的有級減速箱速比限制;
(3) 可以獲得較高的生產效率,減小設備占地面積,簡化工序;現場使用了36小盤線放線,筒體速度可達100轉/分鐘,也是客戶車間內最大的生產鋼絲繩設備,生產效率也最車間中最高的;
(4) 使用MD380開環矢量下能夠實現對收繩電機的直接力矩控制,控制張力平穩;
(5) 匯川MD380M系列和MD380通用系列,都支持DP通訊功能,DP擴展卡有MD38DW3和MD38DP1兩種可選;MD38DW3為脈沖指令和DP通訊合二為一的卡,而MD38DP1為DP通訊和CANLINK通訊合二為一的卡;
(6) 編碼器使用差分編碼器,可以支持長距離信號傳遞,現場編碼器線纜為80米,能夠很好的實現對電機閉環矢量控制和同步指令脈沖傳遞;也可有效的抑制現場電氣干擾;
(7) 匯川MD380M系列內置速度同步和位置同步功能,脈沖同步精度高,現場對132kw的兩臺電機同步跟蹤精度在5個脈沖以內(4倍頻之后);
(8) 整個系統的啟動、停止、工藝參數、變頻器內部的電子齒輪比和系統故障檢測功能等在HMI和PLC內部程序實現操作修改,可方便操作工操作和后續設備維護;
(9) 匯川MD380和MD380M系列變頻器,通過DP通訊數據映射功能碼數據區,可以很容易方便的實現對電機實時速度檢測、脈沖同步情況檢測、運行電流、變頻故障等數據監控,方便DP通訊數據傳遞;
(10) 此外,由于匯川獨特的CANLINK通訊功能,在與DP通訊功能配合使用,可以很好實現三級同步或四級同步控制中,對主機和從機的隨意設置,這樣方便系統控制,保證硬件線路接線唯一。
參考文獻:
深圳市匯川技術股份有限公司,《MD380用戶手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司,《MD380M用戶手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司,《MD38DP1安裝及使用手冊》
深圳市匯川技術股份有限公司,《MD38DW3安裝及使用手冊》

提交
?匯川:“進擊的巨人”演繹變革“協奏曲”
匯川推出全伺服N95口罩機電氣解決方案
匯川技術董事長朱興明——影響深圳裝備工業創新發展的功勛
匯川技術“起重術”,實現智能無人冷鏈倉儲
南通州北通州 一列地鐵通南北