天拓維修：傳動系統負荷平衡及相關應用

       新年伊始，萬象更新，天拓四方一如既往陪伴大家，與各位粉絲繼續分享傳動經驗。2017年和大家分享了變頻器的硬件結構、變頻器常見故障分析、機械負載類型。在接下來的幾期中，天拓將為大家介紹有關變頻器維修現場應用中會常遇到的一些問題、常見的處理方法、典型案例分析等等，希望會對大家有所幫助。
      18年的*周，我們先來講下傳動系統負荷平衡及相關應用。

       一、負荷平衡概述
1. 負荷，通常指機器或原動機所克服的外界阻力；而在整個傳動系統當中，會遇到多臺電機（一般電機功率相等）同時驅動一臺機械設備的應用，需要研究每臺電機的實際出力情況，以及各個電機之間相互協調的情況，通過變頻器對電機進行控制，從而滿足生產機械的動力需求。
2. 電氣傳動系統中負荷平衡本質：
在電氣傳動系統當中，兩臺或者兩臺以上電機，同時驅動同一個機械負載，使得兩臺(或者多臺）電機出力相同，即電機的輸出轉矩相同，由變頻器進行控制和驅動，zui終拖動機械負載平穩運行的控制方式。（Load Sharing ）
3. 典型負荷平衡的機械耦合形式：
A、機械傳動機構剛性連接：（比如一個滾筒的兩端驅動 ）
 
B、機械傳動機構靠齒輪嚙合：（比如一個齒盤回轉機構的驅動 ）
 
C、機械傳動機構柔性連接：（比如一個長皮帶的驅動 ）
 
二、變頻器實現負荷平衡的控制方法
在多機傳動中，速度同步運行是zui基本的控制方式，可以根據不同的耦合方式選擇不同的負荷平衡方法。一般電動機軸耦合方式分為兩種，一種為剛性耦合，另外一種為柔性耦合，根據不同的耦合方式，選擇不同的控制方式。
所謂剛性耦合，即電動機軸之間通過萬向節、傳動輥、齒輪等硬連接方式進行耦合。在這種情況下，只要其中一個傳動運行，另外一個或幾個傳動也將同時運行，多電機之間不能有速度誤差。如果電動機軸剛性耦合，其主從控制遵循下列控制方式：
（1）主傳動單元為速度控制；
（2）從傳動單元跟隨主傳動單元的轉矩給定。
所謂柔性耦合，即幾個不同的電動機軸之間通過物料、皮帶等軟連接方式進行耦合。在這種情況下，只要其中一個傳動進行運動，另外一個或幾個傳動也將被拖動，但也有可能打滑，多電機之間允許存在細微的速度誤差。如果電動機軸柔性耦合，其主從控制遵循下列控制方式：
（1）主傳動單元為速度控制；
（2） 從傳動單元跟隨主傳動單元的速度給定。
負荷平衡，主從變頻器采用的控制方式：
轉矩耦合模式
（1）主裝置為速度閉環，速度調節器使用PI調節器
（2）從裝置為速度閉環，速度調節器使用P調節器
（3）將主裝置速度調節器輸出的積分量轉矩給定作為從裝置的附加轉矩給定
（4）主裝置和從裝置分別使用各自的轉矩預控
（5）主裝置和從裝置的速度給定值相同
 
速度飽和轉矩限幅模式
（1）      主裝置和從裝置均為速度閉環，速度調節器使用PI調節器
（2）      將主裝置速度調節器輸出的轉矩給定加上預控轉矩作為從裝置的轉矩限幅
（3）      主裝置和從裝置分別使用各自的轉矩預控
（4）      從裝置的速度給定值為主裝置速度給定值乘以偏差系數，使其速度環飽和
（5）      從裝置速度環飽和后，其轉矩給定值為轉矩限幅值
 
三、負荷平衡的典型應用舉例
１、負荷平衡在盾構機刀盤驅動上的應用：
 
2、負荷平衡在長皮帶驅動的應用：
 
3、負荷平衡在頂驅的應用：
 
4、負荷平衡在卷揚機的應用：
 
四、負荷平衡的應用注意事項
負荷平衡不僅僅是轉矩的平衡，主從的特性要求一致，這將涉及到眾多因素：
1. 各裝置應設置一致的參考值（速度，電流，轉矩，激磁去磁時間等）。
2. 通過設置斜坡時間限制加減速，設置圓弧平滑時間防止沖擊，各裝置應設置一致。
3. 關閉從機斜坡函數發生器跟蹤功能，（P1145=0）防止從機速度環退飽和造成的系統波動。
4. 多機負荷分配控制應該設有單動／聯動功能，在調試檢修過程 中可能需要單獨起動其中一臺電機，在正常運行中需要同時啟動、同時停止。
5. 必須采用故障聯鎖功能，可以監控各變頻器的故障狀態，作為所有設備聯動運行的條件。
6. 對于負荷平衡的機械設備抱閘的控制，需要由外圍PLC單獨做邏輯控制，防止出現單臺變頻器故障，單臺抱閘投入情況。
7. 對于“一主多從”的配置，需要考慮主機故障時，任意其他從機作為主機，繼續運行保障生產的連續進行。
8. 負荷平衡設計應該根據工藝傳動要求和工藝操作要求進行合理設計，具體控制設計，要根據實際的負載性質進行設計 。

9. 不同機械耦合方式及控制方式對比：

       今天天拓四方為大家分享的傳動系統負荷平衡及相關應用希望對大家有所幫助，想了解更多西門子產品維修知識，快來關注天拓四方公眾號吧：bjttsf2013，了解更多您想了解的傳動知識。天拓四方是西門子*維修中心，可提供上門維修服務，備件齊全，價格合理，。