Коли і чому приводи постійного струму все ще мають значення в сучасній автоматизації

Сучасна автоматизація не визначається віком кожного двигуна на заводі. Виробнича лінія може поєднувати існуючий двигун постійного струму з цифровим керуванням, сучасною діагностикою та промисловою мережею. АББТехнічний огляд DCS880-Sілюструє цю комбінацію, хоча функціональність залежить від вибраної конфігурації.

Більш корисним є питання про те, чи зможе встановлена ​​система безпечно та економічно задовольнити наступні виробничі вимоги. Ця стаття присвячена промисловим приводам для щіткових двигунів постійного струму, а не контролерам безщіткових двигунів або внутрішній шині постійного струму приводу змінної частоти.

Чому приводи постійного струму все ще важливі в сучасній автоматизації

Приводи постійного струму все ще мають значення, коли справний двигун і відповідна механічна установка можуть задовольнити виробничі вимоги без повної заміни. Цільове оновлення керування може зберегти ці активи, покращуючи інтеграцію. Siemens документує варіанти модернізації, які зберігають існуючі двигуни постійного струму, механічні системи та кабелі за умови сумісності програм.

Це не означає збереження всіх старих компонентів. Відокремте стан електронного контролера від стану двигуна, а потім запитайте, чи один із них обмежує процес.

Три ситуації заслуговують на різні відповіді. Стабільна установка, яка підтримується, може потребувати постійного обслуговування. Відповідний двигун із застарілими елементами керування може виправдати модернізацію. Погіршення двигуна або суттєво змінений виробничий режим може виправдати повну заміну.

Зберігайте корисні можливості, а не застарілі припущення.Знайома машина автоматично не підходить для вищої цільової пропускної здатності, а новий конвертер не встановлює цю придатність сам по собі.

Скористайтеся цією статтею, щоб зрозуміти технічні межі збереження. Щоб отримати детальну інформацію про робочий процес проекту, перейдіть до CHENTUOКерівництво з модернізації приводу постійного струму, яка охоплює збереження, заміну та перетворення встановленої системи.

Як працюють приводи постійного струму?

У щітковому двигуні постійного струму щітки та комутатор передають струм до обертового якоря. Конструкція з окремим збудженням також має незалежну обмотку збудження. Промисловий перетворювач може використовувати керований випрямляч, що живиться від змінного струму; інші механізми використовують подрібнювач, що постачається DC.

Спрощене співвідношення крутного моменту таке:

T ≈ k × Φ × Iₐ

Тут T — електромагнітний момент, k — константа двигуна, Φ — магнітний потік, а Iₐ — струм якоря. При приблизно постійному потокі крутний момент слідує за струмом якоря. MITПримітки до машини постійного струмупояснити основні зв'язки між струмом, полем, швидкістю та генерованою напругою.

Нижче базової швидкості напруга якоря зазвичай є основною змінною регулювання швидкості, тоді як поле залишається близьким до свого номінального стану. При перевищенні базової швидкості відповідний-двигун поля може використовувати послаблення поля. Зменшення потоку розширює діапазон швидкості, але також зменшує крутний момент, доступний при даному струмі якоря.

Ця відмінність має значення, коли завод вимагає більшої продуктивності. Запитайте, чи потрібна зміна більш високої швидкості, більшого крутного моменту або обох. Не припускайте, що збільшення еталонної швидкості збереже вихідний крутний момент.

Пристрій зворотного зв’язку за швидкістю може допомогти контролеру виправити різницю між запитуваною та фактичною швидкістю, тоді як регулювання струму керує струмом якоря. Однак двигун і приводне обладнання повинні залишатися придатними протягом запропонованого робочого діапазону. Обмеження охолодження, максимальної швидкості, струму та комутації вимагають перевірки-спеціального обладнання.

Регенеративні приводи постійного струму: при гальмуванні повертається енергія

Двигун генерує електричну енергію, коли його приводить в дію механічна сила, а електромагнітний крутний момент протидіє обертанню. Однак генерація на двигуні не означає автоматичного повернення енергії до джерела.

Залежно від архітектури гальмівна енергія може перетворюватися на тепло в резисторі, повторно використовуватися через сумісну електричну систему або повертатися до джерела живлення через відповідне обладнання для перетворення. АББпосібник з електричного гальмуванняпояснює ці різні енергетичні шляхи.

Для регенеративних приводів постійного струму перевірте фактичне розташування перетворювача та дозволений потік потужності. Сама по собі мітка квадранта не є повною специфікацією гальмування.

Для оцінки запишіть тривалість гальмування, частоту циклів, інерцію навантаження та місце вимірювання. Порівняйте чисту енергію на тій самій електричній межі протягом еквівалентних виробничих циклів. Коротке від’ємне значення потужності на двигуні не свідчить про певну річну економію.

Приводи постійного струму для застарілого обладнання: де збереження має сенс

Найвагоміший аргумент щодо збереження починається з експлуатаційних вимог, а не галузевої етикетки. Siemens документує функції для моталок, секційних приводів і розподілу навантаження у своєму портфоліо DC. Це приклади підтримуваних функцій програми, а не доказ того, що DC є найкращим вибором для кожної такої машини.

Використовуйте наступні запитання, щоб перевірити наявну установку:

Розглядайте це як підказки для оцінювання, а не як універсальні критерії прийнятності. Відповідальний інженер повинен визначити допустимі відхилення, використовуючи фактичні вимоги до продукту, процесу та машини.

Корисний пакет доказів відокремлює стабільну роботу від прискорення, уповільнення та аномальних подій. Ознайомтеся з найвимогливішими схваленими умовами експлуатації, а не лише з найпростішим продуктом, з яким працює машина.

Наприклад, пропозиція щодо утримання може вимагати задокументованої ефективності всього запланованого асортименту продуктів перед затвердженням. Це сильніша основа, ніж твердження, що машина завжди працювала добре. Він також визначає умови, які повинні ініціювати повторний перегляд у разі зміни виробництва.

Приводи постійного струму та приводи змінного струму: порівняння повної системи

Порівняйте сумісний перетворювач постійного струму зі збереженим матовим двигуном із відповідним приводом змінного струму та двигуном змінного струму. Не порівнюйте ретельно налаштовану установку постійного струму лише з найпростішим методом керування змінним струмом. АББДокументація прямого контролю моментуописує вимогливі можливості керування швидкістю та крутним моментом, доступні в сучасних системах змінного струму.

Для обговорення модернізації обрисуйте порівняння навколо того, що проект збереже або змінить:

Жодна колонка не визначає універсального переможця. Різниця в обслуговуванні стосується конструкції двигуна; різниця в гальмуванні стосується фактичної системи перетворення потужності.

Для ширшого порівняння технологій читайтеПриводи змінного та постійного струму: 8 ключових відмінностей. Після того, як перетворення змінного струму буде обраним напрямком, CHENTUOкатегорія частотно-регульованого приводузабезпечує відправну точку для запитів про продукт. Це не список сумісності двигунів постійного струму.

Посібник із модернізації приводу постійного струму: зберегти, оновити чи конвертувати?

TheСистема прийняття рішень щодо модернізації двигуна CHENTUOнижче наведено допоміжний засіб для редакційного прийняття рішень, а не галузевий стандарт чи перевірену систему підрахунку балів. Використовуйте його для організації доказів, перш ніж запитувати пропозиції обладнання.

Спочатку встановіть ворота безпеки та сумісності. Невирішена обов’язкова вимога повинна припинити затвердження, доки вона не буде розглянута, замість того, щоб усереднювати її як привабливу економічну оцінку.

Для кожного невирішеного елемента призначте власника та дату завершення. Зберігайте невідому інформацію видимою замість того, щоб розглядати порожнє поле як схвалення.

Розрізняйте безперервне технічне обслуговування, оновлення модуля керування, повну заміну перетворювача та зміну змінного струму. Siemens'Портфоліо модернізації DCдокументує різні межі обладнання, але не встановлює сумісність з кожною установкою.

Перед початком закупівлі домовтеся про те, хто відповідає за проектування, монтаж, введення в експлуатацію, навчання операторів і остаточне приймання. Цінова пропозиція компонентів не повинна мовчки ставати зобов’язанням забезпечити повну модернізацію.

Як порівняти вартість життєвого циклу без припущень

Використовуйте однакові вимоги до виробництва та період оцінки для кожного варіанту. Довідник із джерел двигунів і систем приводу Міністерства енергетики США підтримує оцінку економіки життєвого циклу, а не лише закупівельної ціни.

Практичною моделлю є:

Вартість життєвого циклу=встановлена ​​вартість + теперішня вартість експлуатації, технічного обслуговування, простоїв і витрат на утилізацію, мінус поточна вартість залишкової вартості.

Записуйте дати котирування, валюту, години роботи, тарифи на електроенергію та винятки. Зберігайте виміряне споживання окремо від очікуваних майбутніх заощаджень. Використовуйте порівнянний обсяг виробництва та включайте однакове допоміжне обладнання в кожну межу вимірювання.

Розглядайте невизначені вхідні дані як сценарії. Порівняйте базовий варіант із затримкою доставки запасних частин, більш тривалою зупинкою або додатковою роботою двигуна. Мета полягає в тому, щоб побачити, чи змінюється бажаний варіант, коли змінюється важливе припущення.

Уникайте врахування одних і тих самих виробничих втрат двічі під час простою та витрат на перезапуск. Попросіть фінансового експерта заводу схвалити метод порівняння, перш ніж представити цифру окупності.

Для введення цін на обладнаннянадішліть деталі заявки в CHENTUO. Чітко вкажіть необхідний обсяг і підтвердьте, чи включено будь-яку інженерну оцінку в пропозицію.

Ілюстративний сценарій модернізації: припущення та компроміси

Розглянемо гіпотетичну звивисту лінію, заплановану для оновлення засобів керування. Припустимо, що в записах перевірок підтверджується збереження двигуна, муфти та коробки передач. Метою проекту є покращення інтеграції, а не збільшення механічної продуктивності.

Пропонований обсяг замінює конвертер і оновлює обмін даними ПЛК. Перевірка все ще повинна встановити сумісність зворотного зв’язку, вимоги до гальмування, захист, придатність шафи та критерії прийнятності.

Запланованим результатом є краща видимість операційних даних при збереженні затвердженого виробничого пакета. Енергозбереження, покращення продуктивності чи скорочення часу простою не передбачається.

Тепер змініть одне припущення: заводу потрібен ширший асортимент продукції, що вимагає інших умов експлуатації. Початкова пропозиція щодо збереження більше не є достатнім доказом. Повторно оцініть двигун і привід разом і порівняйте перетворення змінного струму, якщо це необхідно.

Це не приклад клієнта CHENTUO. Його мета полягає в тому, щоб продемонструвати, чому рекомендація щодо модернізації повинна визначати як зміни, так і те, що залишається обмеженням. Будь-який опублікований клієнтом результат потребує фактичних записів тестування та дозволу.

Вибір, інтеграція та контрольний список для обслуговування приводу постійного струму

Почніть із повної встановленої конфігурації. Запишіть модель перетворювача, арматуру двигуна та параметри поля, систему зворотного зв’язку, навантаження, джерело живлення, корпус та середовище. Не погоджуйте заміну тільки з номінальної потужності. Документація ABB DCS880 ілюструє, чому конфігурація важлива: параметри квадранту, збудження поля та комунікаційні можливості є окремими міркуваннями вибору.

Інтеграція також потребує певного масштабу. Попросіть інженера зіставити команди, інформацію про стан, обробку помилок, посилання та поведінку перезапуску між приводом, ПЛК і HMI. Вимагайте затверджених налаштувань, резервних копій, переглянутих креслень і записів про приймання під час передачі.

Використовуйте цей перелік для планування, щоб розподілити обов’язки:

Заміна контролера не скасовує обслуговування, пов’язане зі щітковим двигуном. Дотримуйтеся відповідних посібників і свідчень стану, а не призначайте один інтервал обслуговування для кожної установки.

Для підключених систем керуйте віддаленим доступом і записуйте авторизовані зміни. Інструкції з безпеки операційних технологій NIST рекомендують обмежити віддалений доступ обґрунтованими потребами та видалити доступ, коли він більше не потрібен.

Електромонтаж, технічне обслуговування та введення в експлуатацію здійснюються кваліфікованим персоналом. Зупинений двигун, програмна команда чи індикація на панелі керування не є доказом небезпечної-ізоляції енергії. Застосовувати процедури сайту та відповідні місцеві вимоги; CCOHS надає пояснення принципів блокування.

FAQ

 

 

Коли слід замінити привод постійного струму?

Розгляньте можливість заміни, якщо несправності, непідтримувані елементи керування, недоступні критичні частини або змінені вимоги процесу роблять продовження роботи неприйнятним. Встановіть, чи проблема стосується контролера, двигуна або системи в цілому, перш ніж вибрати межу заміни. Детальний посібник із модернізації, посилання на який наведено вище, надає ширший робочий процес оцінювання.

Чи може VFD змінного струму підтримувати той самий щітковий двигун постійного струму?

Звичайний ЧРП змінного струму не є прямою заміною матового контролера двигуна постійного струму. Його звичайний вихід і архітектура керування обслуговують двигун змінного струму. Розглядайте перетворення постійного струму в змінний як системний проект, включаючи двигун, зворотний зв’язок, захист, гальмування та механічну сумісність.

Чи кожен привід повертає енергію гальмування в джерело живлення?

Ні. Двигун може генерувати, тоді як система розсіює енергію, а не повертає її до джерела живлення. Перевірте обладнання для перетворення потужності та дозволений шлях енергії, перш ніж вказувати регенерацію або оцінювати відновлену енергію.

Чи може сучасне обладнання постійного струму спілкуватися з ПЛК?

Так, задокументовані платформи пропонують підключення до промислової мережі. Однак для вибраної конфігурації необхідно перевірити точний протокол, адаптер, вбудоване програмне забезпечення та обмінювані дані. Заява про підключення на-рівні сім’ї не є завершеним дизайном інтеграції.

Яка інформація потрібна для пропозиції модернізації?

Підготуйте ідентифікацію приводу та двигуна, дані арматури та поля, деталі зворотного зв’язку, обов’язок застосування, вимоги до гальмування, креслення та вікно вимкнення. Для міжнародних постачальників також вкажіть пункт призначення, постачання на місці, кількість і необхідну дату доставки. Визначте відсутню інформацію, а не замінюйте припущення.

Як часто необхідно обслуговувати систему?

Використовуйте посібники з двигуна та перетворювача, робоче середовище, режим роботи та історію умов. Зберігайте моторні завдання окремо від електронних завдань. Зміни в температурі, забрудненні, стані щіток або частоті несправностей повинні негайно перевірятися відповідальною групою технічного обслуговування.

Виберіть наступний крок для наявної системи приводу

Приводи постійного струму варто оцінювати, якщо вони зберігають відповідний двигун і перевірені можливості машини. Модернізація повинна вирішити визначену проблему, дотримуючись межі експлуатації всього збереженого. Якщо ця умова не виконується, порівняйте повну заміну.

CHENTUO, Shenzhen Chentuo Technology Co., Ltd., постачає продукти промислової автоматизації, включаючи ПЛК, HMI, модулі ПЛК і частотно-регулювальні приводи. Його категорії продуктів охоплюють бренди, зокрема Siemens, ABB, Allen-Bradley, Mitsubishi, Omron і Schneider.

Надішліть черезФорма пропозиції CHENTUO. Запит на підтвердження точної доступності моделі, запропонованого обсягу та винятків. Будь-яку відповідальність за проектування, установку чи введення в експлуатацію слід узгоджувати окремо, а не передбачати в списку продуктів.

Безкоштовна консультація