龙门刨改造
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- 所属行业：金属切削机床设备
- 数量：不限
- 发布时间：2018-12-17
- 所在地区：江苏无锡
详细介绍：
对12米（或6米）龙门刨电气部分进行改造，主要是将原来的AG-G-M直流调速系统（即交磁放大机-直流发电机组-直流电动机直流调速系统）改成S-M直流调速系统（即由IGBT组成的全数字式双闭环直流调速系统）。 由AG-G-M组成的直流调速系统体积大、投资大、效率低、噪音大、维修困难。特别是五、六十年代的旧龙门刨，电器老化，发电机组和扩大机组年久失修，保养不到位，因此整个系统运行起来很不稳定，这里有问题，明天那里有问题，严重影响到企业的正常生产。再加上目前电力紧张，龙门刨又是用电耗能大户，特别是在启动时会造成电网局部电压降低，也会影响局部其他设备的正常运行。
鉴如此，我公司与无锡市节能办一起对无锡机床股份有限公司（原无锡机床厂）的几台12米龙门刨进行电气改造，取得了非常好的效果，企业在不到2年内光电费收回全部改造成本。关键的是：进行电气改造后，机床的性能大大提高，机床故障率明显降低，机床的低速性能得到明显改善。特别值得一提的是：无锡机床厂将一台12M龙门刨进行电气改造后，为该公司生产MK84125轧辊磨床的床身加工提供了得力的设备和技术保障，顺利实现“精刨代刮”的先进加工工艺，在大负载的情况下，可以实现0.5米/分钟的超低速平稳运行。加工工件的直线度和光洁度2项指标都达到了研磨的水平。在刨削加工中创造了一个奇迹！
直流调速器主传动部分（工作台）采用直流发电机组拖动双直流电动机，功率60KW×2台，是主要能耗。其余功耗如横梁升降和架的进给电机等能耗较小可忽略不计。经改造后，电费成本、工艺性能、工作环境及电网干扰等均得到显著改善。以下是B220型龙门刨（该机床为无锡机床股分有限公司所有，设备编号为72-26）改造前后的测试实例：
B220龙门刨床改造前﹑后有关性能测试报告:
一﹑测试方法及使用仪器：
1﹑测试环境：正常生产情况
2﹑测试方法：改造前的72-26龙门刨和72-34的龙门刨性能参数相同，在相同工作状态下测试其性能参数，认定这2台龙门刨的测试参数为72-26龙门刨改造前﹑后的性能参数。
3﹑使用仪器：
1) GDP_1型多功能电能平横测试仪 一台
2）速度表 一台
3）ND1精密声级计 一台
4）其他常用仪表
二﹑测试参数：有功功率、三相电流、三相电压、功率因素、噪音强度、台面的进给速度等。
三﹑测试结果：
工作状态 有功功率(KW) 三相电流(A) 三相电压(V) 功率要素(COS)
A B C A B C
空载(前) 26.64 131.00 132.72 135.40 380.90 372.50 382.30 0.30
空载(后) 4.88 3.58 2.70 18.34 373.20 386.20 385.90 0.90
轻载(前) 65.8 138.40 133.60 136.80 381.40 372.40 384.00 0.30
轻载(后) 31.20 63.40 64.80 70.60 375.20 383.50 383.40 0.73
四、结果分析:
项目 改造前 改造后 差值 备 注
电费成本 218.4KWH 134.4KWH 84KWH 16x小时/天
工艺性能 工作台速度范围 6-80m/min 0.3-80m/min --
加工范围 粗刨加工 刨﹑磨和铣加工 --
工作噪音 75 d B 70 d B 5 d B 16x小时/天
电网干扰(功率因素) 0.65 0.81 0.16 16x小时/天
工作方式 工作间隔时发电机组持续工作工作 间隔时不消耗能量
五、测试小组:
无锡市节能办（原无锡市三电办）
无锡革新数控科技有限公司技术部
垂询热线：0510-82987698
无锡机床股分有限公司动力处 13395117057
六、 龙门刨电气改造前后性能分析
（一）、稳定性分析：
1、改造前：龙门刨电气部分容易出现问题的地方有2处：
一处是复杂的继电器回路，继电器接触不灵敏或误动作等； 一处是直流调速回路，故障点多，维修苦难，具体的故障现象如下（这些故障都是平时维修时经常发现的，并处理起来很困难的）：
（1）、工作台速度过低，比要求的刨削速度低，后退速度和前进速度差不多；
（2）、切削时台面速度明显下降；
（3）、台面换向时经常碰到极限，致使台面停下来，有时还会冲出去；
（4）、换向时反向冲击很大，容易损坏减速箱；
（5）、停车时有爬行或振荡现象。
以上这几种现象会经常出现，并且解决起来比较困难，有时还不是调整或者更换某一个元器件能解决问题，甚至一个问题要解决好几天，会严重影响生产。
2、改造后：交流控制部分有PLC来完成；将原来复杂的中间继电器和时间继电器回路用程序来代替了，大大简化了交流控制回路。采用PLC控制有以下几大优点：
（1）、可靠性高；抗干扰能力强；
（2）、编程简单；使用灵活；
（3）、结构紧凑，维修方便；
（4）、可用于不同环境，适应性强。
改造后：直流调速部分有直流调速器来完成；直流调速器可以方便的把交流电转化成直流电，直接控制直流电机的电枢电压和励磁电流，从而方便地控制直流电机的运转特性。省去了交—直—交发电机组和交磁扩大机组，以及负责的制动、换向等电位器和电阻板，这些都是故障高发点。 通过上述分析， 改造后机床的稳定性大大提高了。
（二）、可维修性分析：
1、改造前：龙门刨电气部分维修只能通过万用表和图纸以及多年的维修经验来估计和判断，对复杂的继电器回路和直流调速回路进行分析，并且解决起来比较困难。特别是交磁扩大机的电压负反馈系统、电流正反馈控制、电流截止负反馈以及稳定环节的维修上难度很大。
2、改造后：交流控制部分有PLC来完成；只要把电脑与PLC连接上，可以很方便的判断出哪一路信号有问题，维修起来十分方便，从梯形图上非常直观的、清楚地反映出问题的所在。 直流调速部分有直流调速器来完成；直流调速器上有人机对话操作面板，对问题的判断也十分方便。人机对话操作面板上有报警信息提示和参数说明，通过参数和报警信息可以判断问题所在。 通过上述分析， 改造后机床可维修性大大提高了。
（三）、调速性能分析：
1、改造前，龙门刨主拖动直流调速系统采用的是电机扩大机调速系统，该系统具有（电压负反馈、电流正反馈电流截止负反馈和桥式稳定环节，因此该调速系统具有良好的加、减速特性，具有很多的功率放大倍数，静差率小，调速范围大，动态响应快，带负载能力强等优点，非常适合龙们刨床的加工工艺特性所要求的调速特性。但不足的是电机扩大机组成的调速系统中，电机扩大机的换向比一般直流发电机困难，并存在磁滞回环，因此造成的工作点不稳定，导致整个系统不稳定。
2、改造后，龙门刨主拖动直流调速系统采用的是晶闸管直流调速系统，该系统同样共有电压负反馈，电流正反馈，电流截止负反馈，同时还增加了转速负反馈环节。具有速度环和电流环的双闭环调速系统。该系统不仅共有电机扩大机调速系统的优点之外，还有一个优点是可以抵抗因电网电压波动而引起电机转速变化，并且是双闭环系统，电流环和转素环何以分别进行整定和调节，不**较硬的调速特性，而且还有较大功率的启动特性，可以带大负载快速启动，也可以带大负载较低速运行。这些特性是电机扩大机系统无法比拟的。（这里面可以对抗电网波动干扰的性能作更详细的分析）
（四）、节电性能分析：从上面实测数据不难看出，改造后的电能消耗只有改造前的一半左右，大大地节约了电能，为企业节能降耗发挥了巨大的作用。从理论上分析，同样可以得出如此结论。
1、改造前，该控制系统是交流电机拖动直流发电机，直流发电机发出的直流电再供给直流电动机，从而控制直流电动机的运行。在这里，首先一台75KW的交流电动机在电能向机械能转化时，有20%~30%的效率损耗，而电动机带动直流发电机时直流发电机将机械能转化为电能时，又有20%~30%的损耗，这样一来还没有开始干活儿能量在传递过程中有 80%×80%=64% 或70%×70%=49% 即（64%~49%）将近一般的损耗掉了 还有，改造前的机床操作方式是：先开机此时交流电动机启动了，这时无论工作台是否启动，是否在加工零件中，一部分能量一直在无谓的消耗着，上工件，对等辅助工序等同样要消耗这么多能量。
2、改造后，能量在传递过程中只有直流电动机有15%的能量损耗，其他环节不存在损耗问题，并且只有在工作台启动时，才能能量输出，这样一来，理论上可以比改造前节省一半左右的电能。
3、不仅如此，噪音方面也可以降低很多。 综上所述，龙门刨电气改造后，各项性能指标都比改造前好得多。特别是在节能、环保、稳定性、可靠性上效果明显。
鉴如此，我公司与无锡市节能办一起对无锡机床股份有限公司（原无锡机床厂）的几台12米龙门刨进行电气改造，取得了非常好的效果，企业在不到2年内光电费收回全部改造成本。关键的是：进行电气改造后，机床的性能大大提高，机床故障率明显降低，机床的低速性能得到明显改善。特别值得一提的是：无锡机床厂将一台12M龙门刨进行电气改造后，为该公司生产MK84125轧辊磨床的床身加工提供了得力的设备和技术保障，顺利实现“精刨代刮”的先进加工工艺，在大负载的情况下，可以实现0.5米/分钟的超低速平稳运行。加工工件的直线度和光洁度2项指标都达到了研磨的水平。在刨削加工中创造了一个奇迹！
直流调速器主传动部分（工作台）采用直流发电机组拖动双直流电动机，功率60KW×2台，是主要能耗。其余功耗如横梁升降和架的进给电机等能耗较小可忽略不计。经改造后，电费成本、工艺性能、工作环境及电网干扰等均得到显著改善。以下是B220型龙门刨（该机床为无锡机床股分有限公司所有，设备编号为72-26）改造前后的测试实例：
B220龙门刨床改造前﹑后有关性能测试报告:
一﹑测试方法及使用仪器：
1﹑测试环境：正常生产情况
2﹑测试方法：改造前的72-26龙门刨和72-34的龙门刨性能参数相同，在相同工作状态下测试其性能参数，认定这2台龙门刨的测试参数为72-26龙门刨改造前﹑后的性能参数。
3﹑使用仪器：
1) GDP_1型多功能电能平横测试仪 一台
2）速度表 一台
3）ND1精密声级计 一台
4）其他常用仪表
二﹑测试参数：有功功率、三相电流、三相电压、功率因素、噪音强度、台面的进给速度等。
三﹑测试结果：
工作状态 有功功率(KW) 三相电流(A) 三相电压(V) 功率要素(COS)
A B C A B C
空载(前) 26.64 131.00 132.72 135.40 380.90 372.50 382.30 0.30
空载(后) 4.88 3.58 2.70 18.34 373.20 386.20 385.90 0.90
轻载(前) 65.8 138.40 133.60 136.80 381.40 372.40 384.00 0.30
轻载(后) 31.20 63.40 64.80 70.60 375.20 383.50 383.40 0.73
四、结果分析:
项目 改造前 改造后 差值 备 注
电费成本 218.4KWH 134.4KWH 84KWH 16x小时/天
工艺性能 工作台速度范围 6-80m/min 0.3-80m/min --
加工范围 粗刨加工 刨﹑磨和铣加工 --
工作噪音 75 d B 70 d B 5 d B 16x小时/天
电网干扰(功率因素) 0.65 0.81 0.16 16x小时/天
工作方式 工作间隔时发电机组持续工作工作 间隔时不消耗能量
五、测试小组:
无锡市节能办（原无锡市三电办）
无锡革新数控科技有限公司技术部
垂询热线：0510-82987698
无锡机床股分有限公司动力处 13395117057
六、 龙门刨电气改造前后性能分析
（一）、稳定性分析：
1、改造前：龙门刨电气部分容易出现问题的地方有2处：
一处是复杂的继电器回路，继电器接触不灵敏或误动作等； 一处是直流调速回路，故障点多，维修苦难，具体的故障现象如下（这些故障都是平时维修时经常发现的，并处理起来很困难的）：
（1）、工作台速度过低，比要求的刨削速度低，后退速度和前进速度差不多；
（2）、切削时台面速度明显下降；
（3）、台面换向时经常碰到极限，致使台面停下来，有时还会冲出去；
（4）、换向时反向冲击很大，容易损坏减速箱；
（5）、停车时有爬行或振荡现象。
以上这几种现象会经常出现，并且解决起来比较困难，有时还不是调整或者更换某一个元器件能解决问题，甚至一个问题要解决好几天，会严重影响生产。
2、改造后：交流控制部分有PLC来完成；将原来复杂的中间继电器和时间继电器回路用程序来代替了，大大简化了交流控制回路。采用PLC控制有以下几大优点：
（1）、可靠性高；抗干扰能力强；
（2）、编程简单；使用灵活；
（3）、结构紧凑，维修方便；
（4）、可用于不同环境，适应性强。
改造后：直流调速部分有直流调速器来完成；直流调速器可以方便的把交流电转化成直流电，直接控制直流电机的电枢电压和励磁电流，从而方便地控制直流电机的运转特性。省去了交—直—交发电机组和交磁扩大机组，以及负责的制动、换向等电位器和电阻板，这些都是故障高发点。 通过上述分析， 改造后机床的稳定性大大提高了。
（二）、可维修性分析：
1、改造前：龙门刨电气部分维修只能通过万用表和图纸以及多年的维修经验来估计和判断，对复杂的继电器回路和直流调速回路进行分析，并且解决起来比较困难。特别是交磁扩大机的电压负反馈系统、电流正反馈控制、电流截止负反馈以及稳定环节的维修上难度很大。
2、改造后：交流控制部分有PLC来完成；只要把电脑与PLC连接上，可以很方便的判断出哪一路信号有问题，维修起来十分方便，从梯形图上非常直观的、清楚地反映出问题的所在。 直流调速部分有直流调速器来完成；直流调速器上有人机对话操作面板，对问题的判断也十分方便。人机对话操作面板上有报警信息提示和参数说明，通过参数和报警信息可以判断问题所在。 通过上述分析， 改造后机床可维修性大大提高了。
（三）、调速性能分析：
1、改造前，龙门刨主拖动直流调速系统采用的是电机扩大机调速系统，该系统具有（电压负反馈、电流正反馈电流截止负反馈和桥式稳定环节，因此该调速系统具有良好的加、减速特性，具有很多的功率放大倍数，静差率小，调速范围大，动态响应快，带负载能力强等优点，非常适合龙们刨床的加工工艺特性所要求的调速特性。但不足的是电机扩大机组成的调速系统中，电机扩大机的换向比一般直流发电机困难，并存在磁滞回环，因此造成的工作点不稳定，导致整个系统不稳定。
2、改造后，龙门刨主拖动直流调速系统采用的是晶闸管直流调速系统，该系统同样共有电压负反馈，电流正反馈，电流截止负反馈，同时还增加了转速负反馈环节。具有速度环和电流环的双闭环调速系统。该系统不仅共有电机扩大机调速系统的优点之外，还有一个优点是可以抵抗因电网电压波动而引起电机转速变化，并且是双闭环系统，电流环和转素环何以分别进行整定和调节，不**较硬的调速特性，而且还有较大功率的启动特性，可以带大负载快速启动，也可以带大负载较低速运行。这些特性是电机扩大机系统无法比拟的。（这里面可以对抗电网波动干扰的性能作更详细的分析）
（四）、节电性能分析：从上面实测数据不难看出，改造后的电能消耗只有改造前的一半左右，大大地节约了电能，为企业节能降耗发挥了巨大的作用。从理论上分析，同样可以得出如此结论。
1、改造前，该控制系统是交流电机拖动直流发电机，直流发电机发出的直流电再供给直流电动机，从而控制直流电动机的运行。在这里，首先一台75KW的交流电动机在电能向机械能转化时，有20%~30%的效率损耗，而电动机带动直流发电机时直流发电机将机械能转化为电能时，又有20%~30%的损耗，这样一来还没有开始干活儿能量在传递过程中有 80%×80%=64% 或70%×70%=49% 即（64%~49%）将近一般的损耗掉了 还有，改造前的机床操作方式是：先开机此时交流电动机启动了，这时无论工作台是否启动，是否在加工零件中，一部分能量一直在无谓的消耗着，上工件，对等辅助工序等同样要消耗这么多能量。
2、改造后，能量在传递过程中只有直流电动机有15%的能量损耗，其他环节不存在损耗问题，并且只有在工作台启动时，才能能量输出，这样一来，理论上可以比改造前节省一半左右的电能。
3、不仅如此，噪音方面也可以降低很多。 综上所述，龙门刨电气改造后，各项性能指标都比改造前好得多。特别是在节能、环保、稳定性、可靠性上效果明显。
