Когда и почему приводы постоянного тока по-прежнему важны в современной автоматизации

Современная автоматизация не определяется возрастом каждого двигателя на заводе. Производственная линия может объединить существующий двигатель постоянного тока с цифровым управлением, современной диагностикой и промышленной сетью. АББТехнический обзор DCS880-Sиллюстрирует эту комбинацию, хотя функциональность зависит от выбранной конфигурации.

Более полезный вопрос заключается в том, сможет ли установленная система безопасно и экономично удовлетворить следующие производственные потребности. В этой статье основное внимание уделяется промышленным приводам для коллекторных двигателей постоянного тока, а не контроллерам бесщеточных двигателей или внутренней шине постоянного тока преобразователя частоты переменного тока.

Почему приводы постоянного тока по-прежнему важны в современной автоматизации

Приводы постоянного тока по-прежнему имеют значение, когда исправный двигатель и подходящая механическая установка могут удовлетворить производственные требования без полной замены. Целенаправленное обновление средств управления может сохранить эти активы, одновременно улучшая интеграцию. Siemens документирует варианты модернизации, при которых сохраняются существующие двигатели постоянного тока, механические системы и кабели при условии совместимости приложений.

Это не означает сохранение каждого старого компонента. Отделите состояние электронного контроллера от состояния двигателя, а затем спросите, ограничивает ли какое-либо из них процесс.

Три ситуации заслуживают разных ответов. Стабильная, устойчивая установка может нуждаться в постоянном обслуживании. Подходящий двигатель с устаревшими органами управления может оправдать модернизацию. Изношенный двигатель или существенно изменившаяся производственная мощность могут служить основанием для полной замены.

Сохраняйте полезные возможности, а не устаревшие предположения.Знакомая машина автоматически не подходит для более высокой производительности, и новый преобразователь сам по себе не обеспечивает эту пригодность.

Используйте эту статью, чтобы понять технические границы хранения. Подробную информацию о рабочем процессе проекта см. на странице CHENTUO.Руководство по модернизации привода постоянного тока, в котором рассказывается о сохранении, замене и преобразовании установленной системы.

Как работают приводы постоянного тока?

В коллекторном двигателе постоянного тока щетки и коммутатор передают ток вращающемуся якорю. Конструкция с раздельным возбуждением также имеет обмотку возбуждения с независимым питанием. Промышленный преобразователь может использовать управляемый выпрямитель, питаемый переменным током; в других устройствах используется прерыватель, поставляемый DC.

Упрощенное соотношение крутящего момента:

T ≈ k × Φ × Iₐ

Здесь T — электромагнитный крутящий момент, k — постоянная двигателя, Φ — магнитный поток, а Iₐ — ток якоря. При примерно постоянном потоке крутящий момент следует за током якоря. Массачусетский технологический институтПримечания к машине постоянного токаобъяснить основные взаимосвязи между током, полем, скоростью и генерируемым напряжением.

Ниже базовой скорости напряжение якоря обычно является основной переменной управления скоростью, пока поле остается близким к номинальному состоянию. При скорости, превышающей базовую, подходящий двигатель с возбуждением-воздухом может использовать ослабление поля. Уменьшение магнитного потока расширяет диапазон скоростей, но также снижает крутящий момент, доступный при данном токе якоря.

Это различие имеет значение, когда заводу требуется больше продукции. Спросите, требует ли изменение более высокой скорости, большего крутящего момента или того и другого. Не думайте, что увеличение задания скорости сохранит исходный крутящий момент.

Устройство обратной связи по скорости может помочь контроллеру скорректировать разницу между запрошенной и фактической скоростью, а регулирование тока управляет током якоря. Однако двигатель и приводное оборудование должны оставаться пригодными во всем предложенном рабочем диапазоне. Ограничения по охлаждению, максимальной скорости, току и коммутации требуют-проверки конкретного оборудования.

Рекуперативные приводы постоянного тока: при торможении возвращается энергия

Двигатель генерирует электрическую энергию, когда его приводит в движение механическая энергия, а электромагнитный крутящий момент препятствует вращению. Однако генерация на двигателе не означает автоматически возврат энергии в источник питания.

В зависимости от архитектуры энергия торможения может превращаться в тепло в резисторе, повторно использоваться через совместимую электрическую систему или возвращаться в источник питания через подходящее преобразовательное оборудование. АББэлектрическое руководство по торможениюобъясняет эти различные энергетические пути.

Для рекуперативных приводов постоянного тока проверьте фактическое расположение преобразователя и допустимый поток мощности. Метка квадранта сама по себе не является полной спецификацией торможения.

Для оценки запишите продолжительность торможения, частоту циклов, инерцию нагрузки и место измерения. Сравните чистую энергию на одной и той же электрической границе в эквивалентных производственных циклах. Кратковременное отрицательное значение мощности двигателя не является свидетельством особой годовой экономии.

Приводы постоянного тока для устаревшего оборудования: где сохранение имеет смысл

Самый сильный аргумент в пользу удержания начинается с эксплуатационных требований, а не с отраслевой маркировки. Siemens документирует функции намоточных устройств, секционных приводов и распределения нагрузки в своем портфолио постоянного тока. Это примеры поддерживаемых функций приложений, а не доказательство того, что DC — лучший выбор для каждой такой машины.

Используйте следующие вопросы для проверки существующей установки:

Относитесь к ним как к подсказкам для оценки, а не как к универсальным критериям приемлемости. Ответственный инженер должен определить допустимые отклонения, используя фактические требования к продукту, процессу и машине.

Полезный пакет доказательств отделяет устойчивый ход от ускорения, замедления и аномальных событий. Ознакомьтесь с наиболее требовательными одобренными условиями эксплуатации, а не только с самым простым продуктом, с которым работает машина.

Например, перед утверждением предложения по сохранению может потребоваться документирование производительности по всему запланированному ассортименту продуктов. Это более сильное основание, чем утверждение, что машина всегда работала хорошо. В нем также определяются условия, которые должны инициировать повторный пересмотр при изменении производства.

Приводы постоянного тока и приводы переменного тока: сравнение всей системы

Сравните совместимый преобразователь постоянного тока с сохраненным щеточным двигателем с подходящим приводом переменного тока и двигателем переменного тока. Не сравнивайте тщательно настроенную установку постоянного тока с простейшим методом управления переменным током. АББДокументация по прямому управлению крутящим моментомописывает требовательные возможности управления скоростью и крутящим моментом, доступные в современных системах переменного тока.

При обсуждении модернизации сформулируйте сравнение вокруг того, что проект сохранит или изменит:

Ни одна из колонок не определяет универсального победителя. Различие в техническом обслуживании касается конструкции двигателей; различие в торможении касается фактического устройства преобразования мощности.

Для более широкого сравнения технологий читайтеПриводы переменного и постоянного тока: 8 ключевых отличий. Как только преобразование переменного тока будет выбрано, CHENTUOкатегория преобразователя частотыобеспечивает отправную точку для запросов на продукцию. Это не список совместимости двигателей постоянного тока.

Руководство по модернизации привода постоянного тока: сохранить, обновить или преобразовать?

Схема принятия решения по модернизации CHENTUO MOTORниже представлена ​​помощь в принятии редакционных решений, а не отраслевой стандарт или проверенная система оценки. Используйте его для систематизации доказательств, прежде чем запрашивать предложения по оборудованию.

Сначала установите ворота безопасности и совместимости. Невыполненное обязательное требование должно приостановить утверждение до тех пор, пока оно не будет выполнено, а не усредняться в привлекательный в других отношениях экономический показатель.

Для каждого нерешенного элемента назначьте владельца и дату завершения. Держите неизвестную информацию на видном месте, а не воспринимайте пустое поле как одобрение.

Различают дальнейшее техническое обслуживание, модернизацию модуля управления, полную замену преобразователя и преобразование переменного тока. Сименс'Портфель модернизации ЦОДдокументирует различные границы оборудования, но не устанавливает совместимость с каждой установкой.

Перед закупкой договоритесь, кто отвечает за проектирование, установку, ввод в эксплуатацию, обучение операторов и окончательную приемку. Расценки на компоненты не должны молча превращаться в обязательство выполнить всю модернизацию.

Как сравнить стоимость жизненного цикла без догадок

Используйте одни и те же производственные требования и период оценки для каждого варианта. Справочник по двигателям и приводным системам Министерства энергетики США поддерживает оценку экономики жизненного цикла, а не только покупной цены.

Практическая модель:

Стоимость жизненного цикла=установленная стоимость + текущая стоимость затрат на эксплуатацию, техническое обслуживание, простои и утилизацию за вычетом текущей стоимости остаточной стоимости.

Записывайте даты котировок, валюту, часы работы, тарифы на электроэнергию и исключения. Держите измеренное потребление отдельно от предполагаемой будущей экономии. Используйте сопоставимые объемы производства и включайте одно и то же вспомогательное оборудование в каждую границу измерения.

Рассматривайте неопределенные исходные данные как сценарии. Сравните базовый вариант с отложенной поставкой запасных частей, более длительным простоем или дополнительными работами двигателя. Цель состоит в том, чтобы увидеть, изменится ли предпочтительный вариант при изменении важного предположения.

Избегайте дважды учитывать одни и те же производственные потери при затратах на простой и перезапуск. Перед представлением показателя окупаемости попросите финансового эксперта завода утвердить метод сравнения.

Для ввода цен на оборудование,отправьте данные вашего заявления в CHENTUO. Четко укажите требуемый объем и подтвердите, включена ли в предложение какая-либо инженерная оценка.

Иллюстративный сценарий модернизации: предположения и компромиссы

Рассмотрим гипотетическую извилистую линию, которую планируется модернизировать. Предположим, что протоколы осмотров подтверждают сохранение двигателя, муфты и коробки передач. Целью проекта является улучшение интеграции, а не увеличение механической производительности.

Предлагаемый объем заменяет преобразователь и обновляет обмен данными ПЛК. В ходе проверки по-прежнему необходимо установить совместимость обратной связи, требования к торможению, защите, пригодности шкафа и критерии приемки.

Запланированный результат — лучшая видимость операционных данных при сохранении утвержденного объема производства. Никакой экономии энергии, повышения производительности или сокращения времени простоя не предполагается.

Теперь изменим одно предположение: завод хочет иметь более широкий ассортимент продукции, требующей разных условий эксплуатации. Первоначальное предложение об удержании больше не является достаточным доказательством. Проведите повторную оценку двигателя и привода и при необходимости сравните преобразование переменного тока.

Это не исследование ситуации с клиентом CHENTUO. Его цель – продемонстрировать, почему рекомендация по модернизации должна указывать как то, что меняется, так и то, что остается ограничением. Любой опубликованный клиентом результат потребует реальных протоколов испытаний и разрешения.

Выбор, интеграция и контрольный список обслуживания привода постоянного тока

Начните с полной установленной конфигурации. Запишите модель преобразователя, номиналы якоря двигателя и поля, схему обратной связи, режим работы, источник питания, корпус и окружающую среду. Не одобряйте замену только на номинальной мощности. Документация ABB DCS880 показывает, почему конфигурация имеет значение: параметры квадранта, возбуждение поля и возможности связи являются отдельными факторами выбора.

Интеграция также требует определенной области применения. Попросите инженера сопоставить команды, информацию о состоянии, обработку ошибок, ссылки и поведение при перезапуске между приводом, ПЛК и ЧМИ. Требуйте утвержденные настройки, резервные копии, исправленные чертежи и протоколы приемки при передаче.

Используйте этот контрольный список планирования, чтобы разделить обязанности:

Замена контроллера не устраняет необходимость технического обслуживания, связанного с коллекторным двигателем. Следуйте применимым руководствам и свидетельствам состояния, а не назначайте один интервал обслуживания для каждой установки.

Для подключенных систем управляйте удаленным доступом и записывайте санкционированные изменения. Руководство NIST по обеспечению безопасности операционных технологий рекомендует ограничивать удаленный доступ оправданными потребностями и прекращать доступ, когда он больше не требуется.

Электромонтаж, техническое обслуживание и ввод в эксплуатацию выполняются квалифицированным персоналом. Остановленный двигатель, команда программного обеспечения или индикация панели управления не являются доказательством опасной-энергетической изоляции. Применять процедуры площадки и применимые местные требования; CCOHS дает объяснение принципов локаута.

Часто задаваемые вопросы

 

 

Когда следует заменить привод постоянного тока?

Рассмотрите возможность замены, если неисправности, неподдерживаемые элементы управления, недоступные важные детали или измененные требования к процессу делают продолжение эксплуатации неприемлемым. Прежде чем выбирать границу замены, определите, касается ли проблема контроллера, двигателя или всей системы. Подробное руководство по модернизации, указанное выше, обеспечивает более широкий рабочий процесс оценки.

Может ли ЧРП переменного тока использовать тот же коллекторный двигатель постоянного тока?

Обычный частотно-регулируемый привод переменного тока не является прямой заменой контроллера коллекторного двигателя постоянного тока. Его обычная архитектура вывода и управления обслуживает двигатель переменного тока. Рассматривайте преобразование постоянного тока в переменный как системный проект, включающий двигатель, обратную связь, защиту, торможение и механическую совместимость.

Каждый ли привод возвращает энергию торможения в источник питания?

Нет. Двигатель может генерировать энергию, в то время как система рассеивает энергию, а не возвращает ее в источник питания. Подтвердите оборудование преобразования энергии и разрешенный путь передачи энергии, прежде чем указывать регенерацию или оценивать восстанавливаемую энергию.

Может ли современное оборудование постоянного тока взаимодействовать с ПЛК?

Да, документированные платформы обеспечивают возможность подключения к промышленным сетям. Однако точный протокол, адаптер, встроенное ПО и обмениваемые данные должны быть проверены для выбранной конфигурации. Заявление о подключении на уровне семьи-не является завершенным проектом интеграции.

Какая информация необходима для расчета стоимости модернизации?

Подготовьте идентификацию привода и двигателя, данные якоря и возбуждения, подробную информацию об обратной связи, режим работы, требования к торможению, чертежи и окно отключения. Для международных поставок также укажите пункт назначения, поставку на объект, количество и требуемую дату доставки. Выявляйте недостающую информацию, а не заменяйте предположения.

Как часто следует обслуживать систему?

Используйте руководства по двигателю и преобразователю, условия эксплуатации, режимы работы и историю состояния. Разделяйте моторные задачи и задачи электронного привода. Изменения температуры, загрязнения, состояния щеток или частоты неисправностей должны потребовать проверки со стороны ответственной группы технического обслуживания.

Выберите следующий шаг для вашей существующей системы привода

Приводы постоянного тока по-прежнему заслуживают внимания, если у них есть подходящий двигатель и проверенные возможности машины. Модернизация должна решить определенную проблему, сохраняя при этом эксплуатационные пределы всего сохранившегося. Если это условие не может быть выполнено, сравните полную замену.

CHENTUO, Шэньчжэнь Chentuo Technology Co., Ltd., поставляет продукты промышленной автоматизации, включая ПЛК, HMI, модули ПЛК и преобразователи частоты. В ее категории продукции входят такие бренды, как Siemens, ABB, Allen-Bradley, Mitsubishi, Omron и Schneider.

Отправьте существующую модель привода, паспортную табличку двигателя, требования к применению и ограничения на выключение черезФорма предложения CHENTUO. Запросите подтверждение точной доступности модели, предлагаемого объема и исключений. Любая ответственность за проектирование, монтаж или ввод в эксплуатацию на объекте должна согласовываться отдельно, а не предполагаться из перечня продукции.

Бесплатная консультация