改造编码器接手消电机除速度变异.docx

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改造编码器接手消电机除速度变异

技术创新成果申报表

申报单位（盖章）：

申报时间：

2011年12月6日

成果名称

改造编码器接手消除电机速度波形变异

专业

电气

类

别

新技术

技术决窍

新装置

小革新

技术攻关

自主管理

可转化专利或标准

√

完成集体（个人）

申报等级

主要内容（含图表）

存在的问题：

热轧一分厂目前卷取机的夹送辊和助卷辊电机速度出现了明显波动且日益严重。

速度波动过大会产生运行噪声，影响产品质量，严重时引起调速系统不能正常工作造成废钢或损坏设备。

近几个月一热轧卷取废钢明显增加，严重影响了生产的正常运行。

一、原因分析

我们选取了一号卷取机上下夹送辊电机速度反馈的PDA数据为样本数据分析速度波动原因。

细节放大了的PR1速度-电流曲线见图2，当速度给定为645rpm时速度反馈波动幅值约±30rpm，误差±4.65%。

卷取区域传动系统采用MD2000变频调速设备，夹送辊和助卷辊的速度检测元件均选用HuebnerFG4K-1024G-90G光电增量编码器，分辨率为1024，即使考虑数据的采集和传输环节，系统的综合误差应不会大于1%，4.65%的误差显然过大。

用调试工具ALSPA开环运转各电机，波动仍然存在，波动频率和幅值与转速呈正相关，速度波形呈现相同的特征，与系统闭环时的PDA数据无差异，可以排除MD2000系统因素的影响；开环运行时的电机电流也无异常波动，可排除夹送辊和传动系统以外机械因素的影响。

图1PR1速度-电流曲线

图2PR1速度-电流曲线（细节放大）

综合上述分析，我们初步判断编码器与电机间的联接可能有问题，决定开盖检查编码器联接机构.利用一次定修我们开盖检查了1号下夹送辊电机编码器的安装联接情况，原设计的编码器联接机构是在设计安装编码器时，设计者将编码器安装在一个三点支撑架上，编码器的输出轴安装了双弹簧的弹性接手，弹性接手又与过渡接手相联，这个过渡接手与电动机主轴尾部的端面相联接，这个端面正好是制造电动机轴留下的车床定位孔，设计者就是利用定位孔与过渡接手相接触产生静摩擦带动编码器同步旋转。

这一套设计的问题出现在编码器过渡轴与电动机轴心定位孔的摩擦所产生的效果失真，如过渡接手再与电动机的轴心定位孔相摩擦联接，形成三级联接。

三级联接的同心度极不稳定，不同心必然产生反馈速度波形失真。

又或是过渡接手与电动机轴心定位孔的摩擦点接触处，难免会有润滑油浸入。

摩擦点被润滑油浸入后摩擦点打滑，此时的速度反馈信号也将导致失真。

二、改进措施

基于最简化原则重新设计了编码器联接机构，如图3所示。

图3新设计编码器联接机构示意图

新设计摒弃了原设计过于繁复的机械结构，去掉编码器的弹性接手，直接制作一付法兰轴芯，轴芯伸向编码器中心孔，另一端制成一个法兰形体的圆盘，罩住电动机尾部的轴端面。

用三个螺钉加弹簧垫紧固在电动机的轴端面。

再将编码器由一根定位拉杆，定位在电动机的端盖上，防止编码器摆动。

现场安装效果见图4

图4法兰轴芯联接编码器安装效果图

这样设计制作出来的轴完全将编码器的轴心和电动机的轴心同心、同步了，形成了一体机，编码器能真实准确地反映电机的速度变化。

另外在电机的冷却轴流罩的两侧各开一个350×400方窗，以便于编码器的日常点检和维修。

三、改进效果

采用法兰轴芯联接编码器后，电机速度波动明显改善，相应的PDA曲线见图5、6。

图5PR1速度-电流曲线

图6PR1速度-电流曲线（细节放大

）

PDA曲线显示，下夹送辊电机速度的平直包络线（图7下部）及细节部分展现出的离散化的脉冲占空比（图8下部）与速度给定完全吻合，速度曲线非常理想。

截至到本月，一热轧卷取板型和废钢故障都得到了极大的改善。

四、技术难点

1.此次改进涉及电气对机械设备的保护，对机械设备的参数；

2.在新程序中要考虑各种满足工艺要求的逻辑控制；

3.新的控制回路涉及TDC程序编制，WINCC的HMI画面修改以及TDC与HMI画面之间的修改。

作业区技术组（专业人员）初审意见：

签名：

作业区主管领导审核意见：

签名：

工区审核意见：

签名

总厂专家复审意见：

签名

总厂专家评审组审核意见：

获职工技术创新活动等奖

评审组长：

年月日