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变频器在国产平版印刷机改造中的应用

专题报道中国仪表网2008年06月30日 08:28人气:422

    目前,电气控制新技术已经广泛应用于国产单张纸平版印刷机上,如PLC、触摸屏、变频器等。这些新型单张纸平版印刷机与若干年前旧型的设备相比,具有可靠性高、节能高效、功能完善等优点,而在当前许多印刷企业里,老旧型号的单张纸平版印刷机仍拥有相当大的数量。如果对它们改造,将PLC、触摸屏全部使用上,需更改大量的线路,几乎相当于重新制作电气控制系统。若只针对单张纸平版印刷机主传动部份使用变频器去改造,线路变动小,工作量少。既保留了原有继电接触控制简单、实用的特点,又充分发挥了变频器可靠、节能的优势,改造的性价比高。以下就变频器在国产单双色单张纸平版印刷机改造中的应用,谈一些体会。
  
2印刷机运转控制的工艺特点
  
    要使得变频器驱动变频电机能良好地应用于印刷机,满足生产工艺的要求,首先要清楚印刷机运转控制的工艺特点,它对变频器的功能提出什么样的要求,然后选择何种型号的变频器,以及如何具体地改造对接原有的线路。
  
    单张纸平版印刷机的运转是由电机通过皮带传动、齿轮传动、链传动带动整机的,各滚筒、牙排、机构之间由机械的连接配合协调动作,所以控制了主传动的电动机就控制了全机的运行状态。在机械调节、检查、安装拆卸PS版和橡皮布、清洁机器时,都需要以手动点车方式控制机器正反向运转,大约4r/min的速度比较合适。在印刷暂停期间,为了保证PS版不损坏,墨不干燥,要使机器以相同的速度长车运转。机器开始正式印刷生产时,有一个初始速度,约3000转/小时。当输纸机开始输纸后可以加速,使机器以较高的速度生产,一般是6000~8000转/小时。为了适应不同的生产速度要求,可通过一个调速电位器对高速进行调节,速度的实际值可以通过速度表指示出来。从印刷的高速降到初始印刷速度,有两种情况。一是手动按钮降速,另一是印刷过程中检测到纸张故障,如歪张、无纸、双张等使印刷机自动减速运行,各部分相应地做出协调动作,如离压、停水、离墨、停止输纸等。在生产结束时,按下停车按钮,机器相应地以自由停车方式平缓地停止运转。此外,为了保证人身安全,在印刷机的危险部位安装有安全保护开关或急停按钮,只要这些开关动作,机器无论处于何种状态,都要立即停止,全机紧急制动。
  
3对变频器的功能的要求
  
(1)要有三段速度控制、方向控制功能,以满足正反点车、正向低速、印刷初始速度、高速的要求;
  
(2)高速运转的速度值可变,最好是通过手调电位器方式进行无级调速,以适应不同工艺要求;
  
(3)机器运转要有速度指示,使操作者明确当前运转状态;
  
(4)机器的加、减速过程要平稳,快慢适当,做到速度变换时及时平滑无冲击,变频器本身有故障时也要使全机停止运转。
  
4变频器的参数选择
  
    根据这些要求可知,绝大多数变频器都可满足,针对所用的场合,选择通用型变频器。电压容量的选择根据所接电源和原机所用的电机。此处使用400V等级,单色机用5.5kW、双色机用11kW的变频器,市场上变频器的种类繁多,一般选择品质优良的主流产品,如三菱A540系列、安川G5、台达等,这些产品虽然价格较高,但质量有保证。
  
    对于一台印刷机上电气核心部件来讲,宁肯一次性投入较大,避免日后经常故障带来的麻烦。当然,如果对变频器其它的品牌质量、性能指标有把握,也可以选择,这样可以节省一些。有了变频器硬件以后,要设定其内部参数。就速度方面的参数来讲,可将点动频率设为2.5Hz,初始印刷速度25Hz,高速60Hz左右。以下以三菱变频器A540系列400V、11kW产品为例,描述一下它的具体接线及与旧型印刷机的改造连接,两者线路如附图所示,相关的注意事项如下。
  (1)原印刷机的主传动装置是电磁调速(滑差)电机、低速电机及离合器、制动器等机构都拆除不用,用一台上海通太电机公司生产的变频调速专用电机代替,该机11kW/380V自带三相断电制动器及冷却风扇。原电机的安装底座可以利用,原电机的皮带轮也可拆下装在新电机轴上。
  
(2)因原主电机、低速电机已拆,所以配电箱内的接触器KM1,KM2,KM3主触点的接线可以拆除。将其余的可用触点按照新线路加以利用,作为变频器控制信号的开关触点。因为原来继电器的触点可能会存在使用时间较长,接触不良的状况,最好予以换新。变频器正向输入端STF,反向输入端STR,中速端RM,低速端RL,复位端MRS,公共端SD接线需将相关触点串并联进行组合,以满足三段调速要求。
  
(3)原有的电磁调速器ZLK-11也拆除,正好可以利用其安装位置制作一个合适的调速显示盒,利用一个1KΩ/ZW的绕线电位器接入模拟信号输入端口——10E,2.5,用一只满量程10V的直流电压表并联在2.5端,变换一下表盘内的指示单位,可指示变频器的指令速度。
  
(4)将变频器内部的报警常闭触点B、C连接端串入原控制线路KA1的串联回路,使其动作后具有整机急停的功能。
  
(5)控制主电机的接触器KMa并接在原线路KA1旁。若有报警即释放,断开主电机回路,同时KA1常闭触点闭合,复位变频器,禁止输出。冷却风扇,电磁刹车的接触器KMb线圈的连通有两条支路,一是串入KMa常开触点与KMa并联,另一路是与电源之间串入盘车安全开关的常闭触点。正常时该支路断开,在需要手动摇车时,电源经过安全开关也使KMb通电,刹车松开可摇车。
  
(6)变频器的安装位置有两种方式。一是另外制作一只控制箱,放置在飞达输纸板下部适当位置,另一种是如果控制柜离墙或柱子较近,可交将控制箱固定在墙或柱上,通过线束穿管与原控制柜连接。
  
5结束语
  
    经过以上步骤,笔者成功改造了一台旧式J2205单张纸双色平版印刷机,改造后机长反映速度稳、调速准、高效节能,维修人员也感觉可靠性高,几乎不需格外维护。我们实际测量了改造前后印刷机生产时所消耗的电流,做出比较测算,得出至少节能30%以上的结论。如附表所示:以每天生产20小时,1年以280天计算,一年可省电16800kWh,以每千瓦小时电0.7元计,一年仅电费就可省下11760元,此外,以前低速离合与制动使用的电磁离合器由于工作环境差,易损坏。以每年更换4个,每个250元计,又可节省1000元。我们购买变频器花费7800元,变频电机8000元,加上所需的一些电线、继电器等总计约16000元。投入与产出一比,不到一年半就可收回全部投资。当然,这还不包括改造后生产率提高,印刷品质量改善所带来的间接效益。
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