變頻技術在高速有砟軌枕生產(chǎn)中的應用

楊紅亮

摘? ? 要：主要介紹了變頻器的特性，著重介紹變頻器優(yōu)良的調(diào)速性能、節(jié)能效果在軌枕生產(chǎn)中的應用。隨著我國高鐵技術的發(fā)展，新型混凝土軌枕得到了全面的應用。新型混凝土軌枕的生產(chǎn)工藝得到了很大的提高，對各個工藝環(huán)節(jié)的控制要求更加嚴格，本文指出在混凝土軌枕生產(chǎn)過程中的混凝土軌枕養(yǎng)護、脫模、模具吊運中變頻器的應用。通過變頻器優(yōu)良的控制效果使得各個關鍵工序完全能滿足混凝土軌枕生產(chǎn)工藝的要求，同時又得到了良好的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：變頻技術;精確控制;節(jié)能;混凝土軌枕;應用

1? 引言

隨著我國高鐵技術的飛速發(fā)展，對鐵路用混凝土軌枕的要求也越來越高。新型混凝土軌道板技術及高速有砟軌枕也取代了原有軌枕，高速混凝土軌枕生產(chǎn)工藝也發(fā)生了很大的變化。尤其對高速混凝土軌枕養(yǎng)護溫濕度控制精度有了更高的要求，而與之對應的高速軌道板（枕）的生產(chǎn)工藝對精確控制的要求也越來越高。使用原有模擬溫控儀表進行控制已經(jīng)達不到要求，而且還造成了大量的能源浪費。而變頻器的控制準確度高、易操作、免維護、能實現(xiàn)智能控制的特性恰好彌補了傳統(tǒng)控制方式的缺點和不足。

變頻器的工作原理根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與輸入頻率成正比的關系，通過降低工頻電壓頻率的方法達到降低電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是通過交流經(jīng)整流后變?yōu)橹绷?，又通改變晶閘管導通角的方式轉(zhuǎn)換成可調(diào)節(jié)的交流電。利用電力電子技術來改變最終輸出頻率的電子設備。

2? 變頻技術在混凝土生產(chǎn)中的應用。

2.1? 變頻技術在混凝土軌枕養(yǎng)護中的應用

混凝土軌枕的養(yǎng)護過程是關鍵工序，新的養(yǎng)護工序要求升溫速度與降溫速度不得大于10℃/h。恒溫溫度變化為49±2℃，原有的控制方式在降溫段的控制已經(jīng)不能滿足控制要求，利用工業(yè)計算機與變頻器相配合控制達到了良好的效果。

（1）精確控制。現(xiàn)在國內(nèi)的混凝土軌枕生產(chǎn)養(yǎng)護系統(tǒng)主要是利用氣水混和的冷卻方式。在養(yǎng)護的冷卻過程中利用水保濕，主要利用空氣冷卻的方式降溫。通過改變通風量來實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。原始的方法是直接驅(qū)動異步電動機帶動風機通過改變風門的開關來達到降溫的效果，隨著軌枕生產(chǎn)工藝的提高原有的控制方式很難達到要求，而風機屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)矩即流量與轉(zhuǎn)速成正比。通過工業(yè)控制計算機和變頻器相配合，改變電源的頻率方式改變風機的轉(zhuǎn)速與改變風門的開關相配合的方法，最終降溫方式達到了良好的降溫效果。

（2）降溫過程中風機的能耗得到很大降低。根據(jù)軌枕養(yǎng)護系統(tǒng)的降溫坑數(shù)的不同，風機的載荷有很大不同。

此圖中共有八個養(yǎng)護池。風機的最大設計為同時為四個養(yǎng)護坑降溫，以一臺Y160M-4型電動機，額定功率為11kW為例。計算根據(jù)實際運行情況每天風機運行時間為12h，其中一個池降溫時間為4h負荷率為30%;兩個池同時降溫為4h負荷率50%，三個池同時降溫時間為4h80%。按月運行20天計算則每月節(jié)電量為：

W=15×4（0.7+0.5+0.2）×24=2016kW·h

2.2? 變頻器在脫模過程中的應用

（1）能實現(xiàn)勻速、低速運轉(zhuǎn)。軌枕脫模機（機械）是利用機械將軌枕模具倒置，利用輕微撞擊及軌枕的自重實現(xiàn)脫模，原有軌枕脫模機是利用繞線式電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法來實現(xiàn)低速調(diào)節(jié)，其特點和性能為：①調(diào)速原理為多級調(diào)速，調(diào)速不平滑級差較大;②低速時能耗大，效率低，經(jīng)濟性差;③調(diào)速范圍小，最多能降低為15HZ～20HZ。

變頻調(diào)速的特點和性能為：①變頻器具有低速運行穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍可自行設定，最低可達5HZ，輸出平滑性好等特點;并能實現(xiàn)無級調(diào)速;②使用變頻調(diào)，轉(zhuǎn)差率較小，由轉(zhuǎn)差功率引起的損小，能耗低效率較高;③變頻調(diào)速時，工頻下調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式;工頻調(diào)速時為恒功率調(diào)速方式。

通過以上比較轉(zhuǎn)子回路串電阻方法調(diào)整的電動機運轉(zhuǎn)速度不可調(diào)整且不穩(wěn)定，尤其在低速運轉(zhuǎn)時的速度很不穩(wěn)定，這就造成在脫模過程中可能因為撞擊力過大造成模具損傷，采用變頻器調(diào)速時可以將電動機的運轉(zhuǎn)速度根據(jù)使用要求設定，最低時可達幾赫茲（根據(jù)變頻器廠家不同而不同）這樣調(diào)整后可以大大降低模具的損傷。

（2）能耗降低。原有的通過控制器切換轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方法是通過改變轉(zhuǎn)子電流，使電機轉(zhuǎn)差率增大方式調(diào)速，由于繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入電阻，電動機在低速運轉(zhuǎn)將多余的電能以熱能的方式消耗在了串入轉(zhuǎn)子的電阻中，并沒有降低電能的消耗。而變頻調(diào)速在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差率小沒有附加損耗，使得能耗得到很大的降低。

（3）電路結(jié)構(gòu)簡單、維護費用低。由于轉(zhuǎn)子回路串電阻方法是利用凸輪控制器來改變電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，凸輪控制器的觸點及接觸器觸點消耗較大，且定轉(zhuǎn)子為兩個獨立的系統(tǒng)，電器元件較多所以維護想來相對不便。而變頻器控制是通過主令控制器以極小的電流控制變頻器的輸出，在此過程中并沒有直接開合大電流。所以維護費用較低。

2.3? 變頻器模具吊運過程中的應用

軌枕生產(chǎn)模具的吊運主要通過橋式起重機來實現(xiàn)，經(jīng)過改進后的橋式起重機的大車走行采用變頻器控制。其特點如下：

（1）調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)精確控定位要求。也可根據(jù)實際使用要求來設置變頻器的輸出頻率，從而實現(xiàn)電動機超低速運轉(zhuǎn)以達到吊運模具的精確對位。

（2）變頻器的平滑起動、停止性能大大降低了機械傳動沖擊功，降低吊車鋼結(jié)構(gòu)所承受的沖擊，對吊車的結(jié)構(gòu)趕快到了良好的保護作用，同時又提高了模具在吊運過程中的穩(wěn)定性，從而大大的提高了人身及設備安全性能。

（3）變頻器通過大量的集成模塊及數(shù)字控制的應用，大大 降低了配紙的復雜程度，且自身且有良好的保護及故障顯示功能 ，很大程度降低了維護工作量。

（4）采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，可完全杜決吊車司機員違章操作（打反檔）。

3? 結(jié)束語

變頻技術的應用越來越成熟，變頻器優(yōu)宜的控制性能、較好的節(jié)能效果，是企業(yè)進行技術改造和設備改造的婦展方向。隨著混凝土軌枕生產(chǎn)對工藝過程的要求越來越嚴格，及變頻技術優(yōu)異的節(jié)能效果。變頻技術在未來軌枕生產(chǎn)過程中會得到越來越多的應用。

參考文獻：

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