液压压砖机伺服系统应用.ppt

液压压砖机伺服系统应用液压压砖机伺服系统应用 -技术篇技术篇诚实诚实 务实务实 创新创新 目录n一一.前言前言n二二.液压压砖机工作简述液压压砖机工作简述n三三.液压砖机节能改造方案对比分析液压砖机节能改造方案对比分析n四四.液压压砖机伺服系统的组件配置与调试方法液压压砖机伺服系统的组件配置与调试方法n五五.案例案例Page 2一:前言 我国陶瓷压砖机的研制起步较晚，自1983年佛山市耐酸陶瓷厂从意大利引进第一条全自动陶瓷墙地砖生产线以来,建筑陶瓷产业开始迈开了发展的步伐。现国内的陶瓷压砖机厂家主要以下几家:科达机电、恒力泰机械、力源机械、湖南五菱、佛山捷成工等。科达机电是中国陶机企业的龙头,恒力泰被其收购了。纵观全世界,以意大利的萨克米机械技术最强,定位高端路线。除此外,外国的主要压砖机厂家还有:德国莱斯公司、西蒂公司、娜赛蒂、意大利唯高等公司。Page 3下图为下图为:海源海源32903290吨和科达吨和科达78007800吨的压砖机吨的压砖机三梁四柱框架结构 钢丝缠绕机架Page 4下图为萨克米压制机Page 5二,全自动液压压砖机工作简述1.概述概述 全自动液压压砖机是机、电、液、气一体化、高技术、高精度的现代化全自动设备。专门用于陶瓷墙地砖生产过程中的粉料压制成型。它由主机部分、液压部分、电气控制部分组成，采用液压传动，可编程控制器实现控制功能。2.压砖机的主要结构压砖机的主要结构(1)主机部分主机部分主机是液压压砖机的重要组成部分之一，它包括框架、压制框架、压制油缸、料车、顶出器、接近开关箱及安全机构油缸、料车、顶出器、接近开关箱及安全机构等主要部件。国内外各公司的压机具体形式不完全相同，但基本上都包括了上述各机构。Page 6下图为主外形结构Page 7(2)液压系统部分液压系统部分 液压系统是液压压砖机的核心部分。液压系统设计的先进性、合理性是压机技术先进性的重要标志，也是压机运行稳定性、可靠性的关键所有的液压压砖机液压系统都是由动力部分、动力部分、控制部分、执行部分及辅助部分控制部分、执行部分及辅助部分四大部分组成。动力部分动力部分 动力部分主要由电动机和柱塞泵(或叶片泵)组成，向液压系统提供压力油。控制部分控制部分控制部分一般由压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀三大类的阀件组成。液压压砖机的液压系统一般将这些阀件组成三大集成块，即顶模、布料集成块，系统压力调节集中块和压制循环集成块。Page 8执行机构部分执行机构部分执行机构是将压力能转变为机械能，主要包括油缸和液压马达。辅助部分。辅助部分。辅助部分主要由油箱、冷却器(加热器、管路与接头、滤油器、蓄能器等组成。它们的功能是贮存油液、控制油温、输送油液、对油液进行过滤、消除油液中的杂质，储存能量等。电气控制部分电气控制部分电气控制部分由动力控制柜和自动控制柜组成,包括操作平台、可编程控制器、触摸屏、继电器等。Page 9动力柜电气控制柜Page 10下图为整机结构Page 11n3.工作原理 液压压砖机是根据静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的，它是一种利用液体压力传递能量的机器。压砖的过程是：压砖的过程是：主油缸（活塞）带动动梁上下运动，组装在动梁上的上模头对粉料施以压力，压制成型的砖坯由顶出装置顶出模腔，然后布料装置将砖坯推出，由翻坯机运走,砖坯被推出的同时,顶出装置的顶砖缸下降，使模具的下模形成料腔,布料装置将粉料布入模腔，以备再次压制砖坯。如此循环，即达到连续生产砖坯的目的。n4.工作制度和动作程序Page 12n(1)(1)工作制度工作制度压砖机的工作制度分为手动、单次循环和自动循环三种形式。手动工作制度手动工作制度:是在压砖机试车或调试时使用，可以单独让动梁、布料装置、顶模装置分别运动及实现压砖机的单个动作。主要为压砖机在进行自动循环前满足初始条件而设置。单次循环工作制度单次循环工作制度:是在压砖机调试时使用，单次循环是在工作一个循环后，各机构停于原始位置，可用来压制砖坯，根据砖坯情况调整相应参数，使砖坯符合要求。自动工作循环工作制度自动工作循环工作制度:是压砖机的主要工作方式，连续不断的一个循环接一个循环的工作。Page 13n(2)压砖机的动作程序压砖机的动作程序 压砖机在自动循环中，粉料由压砖机后上方的料箱经软管送到压砖机的布料装置中的料斗内，布料小车向前运动，把前一次压好的砖坯推出，顶模缸一次下落，使模腔内填满粉料，布料小车退回后位，顶模缸二次下降，实现墩料，下模芯落在工作台上，为压制作准备；上模(动梁慢速启动，上模快速下降至接触粉料前开始制动转为慢速下降，接触粉料后又转为快速下降直到.压紧粉料即惯性压制，然后依次进行低压压制、排气、中压压制(排气、中压压制、高压压制、卸荷、上模慢升、快升和慢升，在上模上升的同时顶模缸上升把压制好的砖坯顶出模腔，上.模升到高位时，布料小车向前运动，开始下一个循环。Page 14全自动液压压砖机三次压制二次放气压制曲线示意图Page 15三.液压压砖机节能改造方案对比分析1 1、概述、概述 随着建筑陶瓷的不断发展，对于陶瓷行业来说，电耗是其生产成本的主要部分，而压砖机设备是其主耗电设备之一,因此降低能耗成为陶瓷业降低成本、提高产品竞争力的有效途径。陶瓷压机液压系统大多采用普通三相异步电机加定量泵构成，陶瓷压机开启后，三相异步电机以额定频率50HZ一直运转，而在压机工作过程的动梁下降排气、增压顶出、动梁上升、加料、储能等几个阶段，各阶段需要的流量和压力都不同，对于油泵马达而言，工作过程是处于变化的负载状态。在液压系统中，油泵提供比较恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流到油箱，此过程称为高压节流，据统计能量损失高达25%70%,能量存在巨大的浪费。Page 162、液压压砖机节能改造方案(1)(1)压砖机定量泵改为变量泵节能方案压砖机定量泵改为变量泵节能方案.在保留原液压系统的大部分配置的情况下，将之前的定量泵改为变量泵。在开环变量泵液压系统中，由于有斜盘改变泵出口的大小，从而改变了泵输出流量的大小，所以没有溢流损耗，但是，开环变量泵在流量控制状态下也存在着节流损耗，所以，开环变量泵的调速回路是容积节流调速回路，由此可见，将原有定量泵改为变量泵以后，节电在15%-20%之间，存在一定的节能空间,所以现在机械厂家生产的压砖机都是变量泵的,而且现在使用的压机也很见得到定量泵的压机了。Page 17 当异步电机配变量泵后，虽然达到一定的节电效果，但因变量泵自身结构原因，对液压油要求高，后期维护成本大，寿命短，所以是被未来市场放弃的产品。图片图片:定量泵定量泵变量泵变量泵Page 18(2)(2)压砖机变频节能改造方案压砖机变频节能改造方案 以往国内有少数节能公司加装变频器改定量泵的压机，根据压砖机在各个工作阶段中所需的油压大小和流量速度不同及变频节能调速装置的节能特点，从压砖机的压力电磁比例阀或流量电磁比例阀取出01ADC的模拟电流信号，送电流变送器处理后转变为010VDC的模拟电压信号来控制变频节能调速装置的输出频率，从而改变油泵电机的转速，来改变油泵输出流量Q，满足压砖机在各个工作阶段中所需的油压大小和流量速度，将传统的定量泵转变为变量泵，节能效率高达10%30%。但对现变量泵的压机,本身存在节能,改变频意义不大,所以对变量泵基本上不改变频。对于定量泵,改变频节能,由于三相异步电机本身的性能，动态响应较慢，同时变频器设定的加减速时间限制，加减时间过长影响生产周期，直接影响产能,降低效益,所以用变频器进行改造也不是一种理想的方法。Page 19(3)(3)双闭环伺服系统节能应用方案双闭环伺服系统节能应用方案 我公司通过对压机机械的运行情况认真分析，针对陶瓷压机的工作流程，专业开发了一款陶瓷压机专用伺服驱动器。采用永磁同步电机+伺服驱动器，配用原柱塞泵构成的双闭环(压力、速度)节能液压伺服控制系统。做到根据系统需要的流量和压力,准确,快速的提供压机系统需要的压力和流量,实现按需供油,根本解决了溢流引起能量的损失,收到了理想的节能效果。双闭环伺服系统节能应用到压机的三大好处:实现理想的节能效果,节能达到20%-70%可以降低油温过高的问题,提高机械的寿命改造后,噪声更小,占用的空间更小 Page 20该驱动器具有以下特点：该驱动器具有以下特点：高性能专用伺服控制：矢量控制+弱磁控制+专用PID启转转距：0HZ 180%，稳速精度：+/-0.02%，调速范围1：1000强过载能力：150%额定电流60S，180%额定电流5S采用32位高性能DSP，性能卓越，处理速度快压力速度双闭环控制，根据系统所需要的压力和速度，实现精准，快速控制，实现了按需供油，根本解决了溢流引起的油温过高和能量的损失内置CAN通讯功能，可轻松实现多泵合流内置直流电抗器，可靠性高，故障率低具有缺相，短路，过流检测等多种保护方式Page 21四.液压压砖机伺服系统的组件配置与调试方法1.1.组件组件配置配置 对于一套压机伺服系统,我们要考虑的是相关的电气接口和机械接口以及相关的配件。A:油泵(变量泵是不用更换的,除定量泵)B:新配套的伺服电机(功率大小根据原三相异电机的功率相同,转速为1500转)C:新配套的伺服驱动器(根据伺服电机的大小而定)D:连接油泵与伺服电机的支架和连轴器(根据油泵和电机的机械安装尺寸而定)E:压力传感器及安装口(统一为1/4PT螺纹.4-20ma对应0-250bar)Page 22F:驱动器制动单元和制动电阻(根据驱动器而定)G:驱动器与电机编码器的连接电缆(长度20米)H:电柜,(标准,内配驱动器，制动单元，制动电阻，开关电源，变压器，风扇，继电器，触摸屏，断路器，指示灯)辅件图片德国德国BD压力传感器电流型压力传感器电流型支架支架Page 23制动单元电柜连轴器电阻Page 242.2.调试方法调试方法(1)(1)接线图接线图Page 25Page 26Page 27(2)(2)调试步骤调试步骤新机先恢复出厂参数新机先恢复出厂参数B9-01=1B9-01=1（防止参数有意外改（防止参数有意外改动动）电机参数自学习电机参数自学习设置电机参数（根据电机名牌）设置电机参数（根据电机名牌）B3-00=2-00=2永磁同步伺服电机永磁同步伺服电机 B3-01=-01=电机额定功率电机额定功率 B3-02=-02=电机额定电压电机额定电压 B3-03=-03=电机额定电流电机额定电流 B3-04=-04=电机额定频率电机额定频率 B3-05=B3-05=电机额定转速电机额定转速B3-28=2-28=2（旋转变压器）（旋转变压器）Page 28：电机调谐：电机调谐设置B3-37=1后,按下“RUN“自学习，显示“TUNE”，当“TUNE“不显示时，则自学习成功，然后查看B3-31编码器角度数值并记录,并再一次进行调谐,完成后再次查看B3-31的数值。若前后二次数据差别在5以内,即可。：试运行：试运行,判断电机转向判断电机转向设置B0-08=5HZ或10HZ,按下RUN键运行,观察电机转向是否正确。如或电机转向不正确，则请调换UVW中任意二相的接线，并从复第步”电机调谐”,即可。试运行时，如有异常，请按下STOP键停止。：油压和流量指令参数设置：油压和流量指令参数设置B1-01=1500,（出厂值为2000转）Page 29B1-02=设定系统的最大压力,出厂设置是175公斤（一般压 机系统最高压力为160公斤）B1-03=设定压力感器的量程,出厂设置250kgcm；B1-00=5 设置驱动器为压机控制模式5。（设置B1-00=5后，此时进入压机模式了，即可开机了）：微调：微调1.试运行时，如压力有超调或振荡，请调整油压PID参数(B1-05，B1-06，B1-07；B1-11，B1-12，B1-13；B1-14，B1-15，B1-16；B1-17，B1-18，B1-19)。2.电机运行过程振荡，或者发出低沉的声音，请将速度环（B4-00，B4-01，B4-03，B4-04）适当减弱；3.电机去过程转速不平稳，请将速度环（F2-00，F2-01，F2-03，F2-04）适当增强。4.启动时给定的压力和流量分别对应的参数是B1-26，B-27，（出厂值B1-26=150，B1-27=75）Page 305.泄压的压力和流量分别对应的参数是B1-28，B1-29（出厂值B1-28=50，B1-29=20）6.加压的压力和流量分别对应的参数是B1-30，B1-31（出厂值B1-30=160，B1-31=80）7.布料的压力和流量分别对应的参数是B1-32，B1-33（出厂值B1-32=100，B1-33=70）常用查看参数常用查看参数D0-00=运行频率 D0-04=输出电流D1-01=给定油压 D1-02=反馈油压D1-03=电机运行转速 D1-06=压力传感器反馈信号显示Page 31五.案例应用案例一：福建亚泰陶瓷应用案例一：福建亚泰陶瓷 恒力泰恒力泰YP3280YP3280液压自动压砖机改造液压自动压砖机改造晋江亚泰陶瓷有限公司创建于1998年，地处享誉国内外的古陶之乡福建省晋江市磁灶宝洋工业区，占地面积150亩，拥有4条的窑炉生产线，现有恒力泰YP3280液压自动压砖机四台，该型号压砖机是现有压砖机规格中适用范围最广的经典机型之一。YP3280T YP3280T压机技术参数如下压机技术参数如下：最大压制力 KN 32800模芯顶出力 KN 243动梁最大行程 MM 160动梁与底座最小间距 MM 460动梁与底座最大间距 MM 620左右立柱间净空 MM 1720Page 32动梁工作面宽度 MM 880最大填料深度 MM 60空循环次数可达 MIN20周期加压次数 times 23主电机功率 KW 90主机重量 T 87.7 常温水耗量 m3/h 18系统耗气量 m3/h 0.5 系统装油量 L 1600原三相异步电机参数如下：原三相异步电机参数如下：功率功率(kw)型号型号电流电流(A)转速转速 (r/min)效率效率(%)功率功率因数因数额定转矩额定转矩N.m90Y22804166.9148594.20.87578.79Page 33 现场改造方案如下：现场改造方案如下：为保证原系统排量，将原三相异步电机换SJU1350F.15.3伺服电机（原系统三相电机是四级1480转/分钟），加装一台三晶（SAJ）93KW伺服驱动器，在油路上增加一路压力传感器；保留原系统变量泵。设定系统压力为16MPa，当压机正常工作时，伺服电机带动油泵工作提供系统所需压力，当压力到达设定值，压力传感器反馈信号给伺服驱动器，电机降速保压。该伺服电机技术参数如下：该伺服电机技术参数如下：功率功率(kw)型号型号电流电流(A)转速转速(r/min)额定转矩额定转矩N.m额定频率额定频率额定电压额定电压90SJU1350F1801500580100380Page 34应用效果和经济价值：应用效果和经济价值：改选前，电机持续运行电流约160A，经核算一天用电量为：380V*160A*1.732*0.942*0.87*24h=2071251.6w/h=2071.2kw/h(电度表实测与该值相近)改造后，电机运行电流约125A，且有间歇期为20A左右（保压状态），我们以125A的理论电流核算，一天用电量为380V*125A*0.95*24h=1083000w/h=1083kw/h(电度表实测与该值相近)。改造后每天节省电能为2071.2-1083=988.2kw/h，节电率约47.7%；改造后一年节省电能为988.2度/天*360天/年=355752度，我们以工业用电0.8元每度计算，一年节省开支为0.8*355752=284601.6元。改造前用电改造前用电量（量（24h）改造后用电改造后用电量（量（24h）节电率节电率改造后节电量改造后节电量（24h）年度经济价值年度经济价值2071.2kw/h1083kw/h47.7%988.2kw/h约284601.6元Page 35Page 36应用案例二：福建树林陶瓷1000吨五菱压机改造1.五菱五菱1000吨压机技术参数吨压机技术参数压机技术性能压机技术性能单位单位数值数值1、压机公称压制力kN100002、最大装模面积mm214008003、模芯顶出力kN1504、动梁最大行程mm1505、立柱间距mm14806、最大填料深度mm407、主油缸内最大工作压力MPa30.18、液压系统工作压力MPa14.59、主电机功率kW5510、工作循环次数次/min1811、工作周期中加压次数次2或312、整机质量t35Page 37电机南京贝特电机，型号Y250M-4，功率功率(kw)型号型号电流电流(A)转速转速(r/min)效率效率(%)功率因数功率因数Cos额定转矩额定转矩N.m55Y2250M4103.3148093.00.87354.902 2、现场改造方案：现场改造方案：为保证原系统排量，将原三相异步电机换为SJU1330F.15.3伺服电机（原系统三相电机是四级1480转/分钟），加配一台三晶55KW伺服驱动器，在油路上增加一路压力传感器；保留原系统定量泵，设定系统压力为14.5MPa，当压机正常工作时，伺服电机带动油泵工作提供系统所需压力，当压力到达设定值，压力传感器反馈信号给伺服驱动器，电机降速保压。伺服电机参数如下：Page 38功率功率(kw)型号型号电流电流(A)转速转速(r/min)额定转矩额定转矩N.m额定频率额定频率额定电压额定电压60SJU1330F10615003801003803.应用效果和经济价值应用效果和经济价值:改造前，电机持续运行电流约105A，经核算每天用电量约380V*105A*1.732*0.93*0.87*24h=1341943.4W/h=1341.9KW/h（电度表实测与该值相近）改造后，电机运行电流约76A，且有间歇期为5A（保压状态），以改造前用电量改造前用电量（24h）改造后用电量改造后用电量（24h）节电节电率率改造后节电量改造后节电量（24h）年度经济价年度经济价值值1341.9KW/h658.5kw/h51%683.4kw/h约196819.2元Page 3976A电流核算，每天用电量为380V*76A*0.95*24h=658464w/h=658.5kw/h.改造后实际节省电能为1341.9-658.5=683.4kw/h，节电率达到51%；改造后一年节省电能为 683.4度/天*360天/年=246024kw/h，我们以工业用电0.8元每度计算，一年节省开支为0.8*246024=196819.总结：总结：从上述数据中可看出双闭环伺服节能系统较优于其它应用方案。在保证原机台性能不变、效率不变的前提下，按需供油、供压，因而节约电能。也得到终端用户好评。Page 404.现场图片Page 41Page 42其它现场图片其它现场图片Page 43Page 44