نظرة عامة على المشروع

في ورشة لصناعة المعادن في وينتشو، مقاطعة تشجيانغ، الصين، تقوم آلة قطع قضبان نحاسية عمودية بمعالجة قضبان نحاسية صغيرة القطر إلى مكونات مقطوعة بدقة. تشمل عملية الإنتاج التغذية التلقائية، وتحديد الموقع، والتثبيت، وقطع العجلات الكاشطة. على الرغم من أن كل دورة قطع بسيطة نسبيا، يجب على الجهاز أداء آلاف العمليات المتكررة خلال وردية مدتها ثماني ساعات.

لتحسين اتساق القطع، وتقليل التأثير الميكانيكي وتبسيط تغييرات الإنتاج، أدخلت FGI محرك FD200 Compact Variable Frequency Drive في نظام التحكم الكهربائي في الآلة. استبدل التعديل التعديل الميكانيكي التقليدي بضبط سرعة المحرك بشكل مستمر، مما وفر تحكما أكثر مرونة في عمليات التغذية والقطع.

يوضح هذا التطبيق كيف يمكن لمحرك FD200 المدمج متغير التردد أن يحسن الأداء التشغيلي لآلات صناعة المعادن المدمجة دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة على الخزانة الكهربائية الحالية.

1. خلفية التطبيق: التحديات في قطع قضبان النحاس الأصفر

في وينتشو، وهي منطقة رئيسية لتصنيع الأجهزة المعدنية في مقاطعة تشجيانغ، يتم إنتاج مكونات النحاس الأصفر عادة من خلال عمليات القطع والتصنيع عالية التردد.

تتعامل آلة قطع القضبان النحاسية الرأسية في هذا التطبيق مع متطلبات الإنتاج التالية:

تتكون الآلة من خمسة أقسام رئيسية:

• قادوس المواد الرأسية:يحمل عدة قضبان نحاسية ويستخدم الجاذبية لدعم التغذية التلقائية.

• آلية التغذية:محرك مزود بتروس يدير قرص تغذية دوار لوضع القضبان الفردية.

• آلية التثبيت:آلية تعمل بالبرغي أو الكامات تثبت قطعة العمل أثناء القطع.

• المغزل القطعي:محرك عالي السرعة يدفع عجلة رقيقة كاشطة عبر ناقل حركة حزامي.

• نظام التفريغ:يجمع قطع النحاس المقطوع للمعالجة لاحقا.

محركان يؤديان وظائف مختلفة. يحدد محرك التغذية دقة التموضع وتوقيت دورة الإنتاج، بينما يوفر محرك المغزل القوة الميكانيكية المطلوبة للقطع.

في هذا النوع من المعدات، تعد سرعة المحرك المستقرة والاستجابة للبدء والإيقاف مهمة بشكل خاص. يمكن أن تؤثر التغيرات الصغيرة في سرعة التغذية أو ظروف القطع على أبعاد قطعة العمل، وجودة الحواف، واتساق الإنتاج بشكل عام.

2. مشاكل في نظام التحكم بالمحرك الأصلي

قبل التحديث، كانت الآلة تعتمد على تشغيل المحرك المباشر على الخط وضبط سرعة الحزام والبكرة الميكانيكية. وقد قدم هذا الترتيب عدة قيود.

2.1 التيار الابتدائي العالي والتأثير الميكانيكي

يمكن أن تولد البدء المباشر لمحرك غير متزامن تيار بدء أعلى بعدة مرات من تياره المصنف. كما أن التشغيل والإيقاف المتكرر يضع ضغطا ميكانيكيا إضافيا على سير القيادة، والمحامل، والبكرات، وآلية التثبيت.

مع مرور الوقت، قد تسهم هذه الظروف في انزلاق الحزام، واهتزاز المغزل، وزيادة متطلبات الصيانة.

2.2 مرونة ضبط السرعة المحدودة

عند تغيير أبعاد قضبان النحاس الأصفر أو مواصفات المادة، يحتاج المشغلون إلى ضبط سرعة القطع لتتناسب مع متطلبات المعالجة.

كان الترتيب الميكانيكي الأصلي يتطلب إيقاف تشغيل الآلة، وإزالة الغطاء الواقي، واستبدال بكرة الحزام. كل تعديل قد يستغرق حوالي 30 دقيقة، مما يخلق وقتا غير ضروري للإنتاج بكميات صغيرة ومتعددة المواصفات.

2.3 ظروف قطع غير متسقة مع تآكل العجلة الكاشطة

مع تآكل العجلة الكاشطة تدريجيا، يقل قطرها الخارجي. عند سرعة المغزل الثابتة، تنخفض سرعة القطع الخطية أيضا.

يمكن أن يساهم ذلك في تكوين الشفرات، ووجوه الأطراف غير المستوية، وتشقق الحواف. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق التوقف الحر الطبيعي عدة ثوان، مما يحد من إمكانية حدوث دورات إنتاج أقصر.

كما أن الخزانة الكهربائية الأصلية كانت تعتمد بشكل أساسي على مرحل التحميل الحراري الزائد. كانت قدراته الواقية محدودة عندما تحدث ظروف غير طبيعية مثل تعطل المواد أو انسداد العجلة الكاشطة.

سلطت هذه التحديات الضوء على الحاجة إلى حل أكثر مرونة للتحكم في المحركات.

3. حل تحديث FGI FD200 المدمج بمحرك التردد المتغير

لمعالجة قيود التشغيل، تم دمج محرك FD200 المدمج للتردد المتغير من FGI في نظام التحكم الكهربائي الحالي.

أدخل التحديث تنظيم سرعة التردد المتغير لنظام التغذية والقطع مع الحفاظ على هيكل الخزانة الأصلي. سمح ذلك للآلة بالاستفادة من تحسين التحكم في المحرك دون الحاجة إلى إعادة بناء ميكانيكية أو كهربائية مكثفة.

التكوين الرئيسي ومعايير التحكم

تشمل الوظائف الرئيسية للتحكم ما يلي:

التشغيل القائم على الطرفيات:أوامر التشغيل متصلة بأزرار خارجية أو مفاتيح قدم، تدعم أوضاع القطع الأحادية والمستمرة معا.

ضبط التردد المرن:يمكن للمشغلين ضبط تردد التشغيل عبر لوحة المفاتيح أو إشارة مرجعية تناظرية لاستيعاب مواصفات قطع العمل المختلفة.

التحكم في V/F:يستخدم المحرك التحكم في الجهد إلى التردد لتوفير خصائص إخراج مناسبة للمحرك عبر نطاق سرعة التشغيل.

تكوين معلمات المحرك:يتم إدخال معلومات لوحة اسم المحرك في المحرك لمطابقة خصائص الإخراج مع المحرك المتصل.

بعد التكليف، عملت المعدات بسرعة تقارب 23.7 هرتز تحت ظروف العمل المسجلة، مما يعادل سرعة محرك تقارب 690 دورة في الدقيقة.

4. القياسات الكهربائية في الموقع وتحليل الأداء

خلال فترة التشغيل، تم مراقبة المعايير الكهربائية باستمرار أثناء عملية القطع لتقييم استقرار تشغيل المحرك.

النتائج المقاسة ملخصة أدناه.

4.1 استخدام الحمل المحوري

كان التيار الخارج المقاس 1.3 أمبير، مقارنة بتيار المحرك المحدد المكون البالغ 1.56 أمبير.

يمثل هذا حوالي 83٪ من التيار المصنف، مما يشير إلى أن المحرك عمل ضمن تصنيف التيار المحدد خلال ظروف القطع المرصودة.

4.2 جهد ناقل التيار المستمر المستقر

ظل جهد ناقل التيار المستمر المقاس بين 517.6 فولت و534.5 فولت.

يشير التغير الضيق نسبيا في الجهد إلى تشغيل مستقر في ناقل التيار المستمر خلال عمليات التسارع والتباطؤ والقطع المسجلة.

4.3 استجابة التردد تحت الأحمال المتغيرة

تراوحت ترددات التشغيل بين 19.40 هرتز و24.25 هرتز مع انتقال الجهاز عبر مراحل إنتاج مختلفة، بما في ذلك التغذية، والتثبيت والقطع.

أظهرت القياسات المسجلة أن المحرك حافظ على تشغيل مستقر دون الإبلاغ عن توقف أو انقطاعات وقائية أثناء العملية المراقبة.

تشير هذه النتائج إلى أن معلمات التحكم المختارة في V/F كانت مناسبة لظروف التشغيل المرصودة.

5. الفوائد التشغيلية بعد التحديث

جلب تطبيق محرك FD200 Compact Variable Frequency Drive تحسينات في ضبط السرعة، وسلوك التشغيل والإيقاف، وثبات القطع، وحماية المعدات.

5.1 تنظيم السرعة بدون خطوة لمتطلبات الإنتاج المختلفة

مع التحكم في التردد المتغير، يمكن للمشغلين ضبط سرعة المحرك عن طريق تغيير إعداد التردد بدلا من استبدال البكرات الميكانيكية.

عملية التغيير، التي كانت تتطلب سابقا حوالي 30 دقيقة من التعديل الميكانيكي، يمكن الآن إكمالها خلال ثوان من خلال تعديلات التردد.

وهذا مفيد بشكل خاص للمصنعين الذين يتعاملون مع مواصفات قضبان النحاس الأصفر المتعددة وطلبات الدفعات الصغيرة.

5.2 بدء ناعم وإيقاف متحكم فيه

توفر إعدادات التسارع والتباطؤ لمدة ثانيتين تشغيل وإيقاف المحرك بشكل محكم.

وفقا لتقرير التطبيق، تم تقليل التيار الابتدائي من حوالي 5–7 أضعاف التيار المصنف تحت البداية المباشرة إلى أقل من ضعف التيار المصنف بعد التحديث.

يساعد تقليل تأثير بدء التشغيل في تقليل الإجهاد الميكانيكي المتكرر على الأحزمة والمحامل ومكونات ناقل الحركة الأخرى.

كما أن التباطؤ المتحكم به يوفر عملية توقف أكثر توقعا من التوقف الحر الطبيعي.

5.3 ظروف قطع أكثر اتساقا

يسمح إعداد التردد القابل للتعديل للمشغلين بتعويض التغيرات في قطر العجلة الكاشطة والحفاظ على ظروف قطع أكثر ملاءمة.

عند حوالي 23 هرتز، يوفر المحرك تشغيلا منخفضا السرعة تحت ظروف التطبيق المسجلة. عندما تتآكل العجلة الكاشطة، يمكن تعويض سرعتها الخطية في القطع عن طريق تعديل تردد المحرك، ضمن نطاق التشغيل المسموح به.

يساعد ذلك في تقليل التغيرات في ظروف القطع ويدعم تحسين جودة حواف قطعة العمل، بما في ذلك تقليل الشفرات، ووجوه الأطراف غير المستوية، والحواف المتشققة.

5.4 حماية المحرك المتكاملة للبيئات الصناعية

تتضمن سلسلة FD200 عدة وظائف حماية، منها:

• حماية من التيار الزائد

• حماية من الجهد الزائد

• حماية الجهد المنخفض

• حماية من التحميل الزائد للمحرك

• الحماية من ارتفاع درجة الحرارة

• حماية فقدان الطور

توفر هذه الوظائف حماية كهربائية أكثر شمولا من مرحل التحميل الحراري الأصلي وحده.

تتميز السلسلة أيضا بتصميم مستقل لمجرى الهواء ولوحات دوائر مغلفة ب 3C3، مما يوفر حماية إضافية ضد التلوث في البيئات الصناعية التي تشمل غبار المعادن ورذاذ الزيت.

بالنسبة لورش معالجة النحاس الأصفر، تساعد هذه الميزات التصميمية في دعم التشغيل الموثوق تحت ظروف الإنتاج الصارمة.

5.5 تصميم مدمج لترقيات المعدات الحالية

يتميز محرك FD200 المدمج بتردد متغير يتميز بهيكل يوفر المساحة ويدعم التركيب المثبت على القضبان أو الجدار.

أبعادها المدمجة تجعله مناسبا للدمج في الخزائن الكهربائية القائمة حيث تكون مساحة التركيب محدودة.

تبسط أجهزة التوصيل السريع الأسلاك، بينما تساعد وظائف النسخ الاحتياطي والترميم في تقليل أعمال التكليف والصيانة.

بالنسبة للمصنعين الذين يسعون لترقية الآلات الحالية، يوفر هذا خيارا عملية للتحديث دون الحاجة إلى إعادة بناء خزائن مكثفة.

6. إمكانات التطبيق في صناعة المعادن والآلات الصناعية

يظهر تطبيق قطع قضبان النحاس الأصفر في وينتشو قيمة تقنية الدفع المدمج ذو التردد المتغير في الإنتاج الصناعي المتكرر عالي التردد.

من خلال استبدال ضبط السرعة الميكانيكي بالتحكم الإلكتروني في التردد، يوفر محرك FD200 Compact Variable Frequency Drive من FGI تنظيما أكثر مرونة للسرعة، وتحكم في بدء وإيقاف، وحماية متكاملة للمحرك.

بعيدا عن آلات قطع قضبان النحاس، يمكن العثور على متطلبات تحكم مماثلة في:

• آلات قطع القضبان المعدنية والأسلاك

• معدات صغيرة لصناعة المعادن والتصنيع

• أنظمة التغذية والتعامل مع المواد الأوتوماتيكية

• آلات تصنيع المثبتات

• معدات إنتاج المعادن بالمسحوق

• أنظمة النقل المدمجة وأنظمة الدفع المساعدة

بالنسبة لمصنعي الآلات ومتخصصي تحديث المعدات، تقدم سلسلة FD200 حل تحكم في المحرك المدمج للتطبيقات التي تتطلب ضبط سرعة مرن، وتشغيل مستقر، وتكامل كهربائي مباشر.

الخاتمة

في عمليات قطع النحاس الأصفر عالية التردد، يمكن أن تحدث التحسينات الصغيرة في التحكم بالمحرك فرقا كبيرا في توفر المعدات، ومرونة الإنتاج، وثبات المعالجة.

يظهر التطبيق الناجح لمحرك FD200 Compact Variable Frequency Drive في آلة قطع قضبان نحاسية رأسية كيف يمكن للعاكس المدمج أن يحل محل ضبط السرعة الميكانيكي التقليدي مع تحسين خصائص بدء تشغيل المحرك والحماية الكهربائية.

بفضل تصميمها المدمج، والتحكم المرن في الرؤية والعدالة، ووظائف الحماية المتكاملة، والتركيب المريح، توفر سلسلة FD200 حلا عمليا لمصنعي آلات المعادن ومشاريع تحديث المعدات الصناعية.

هل ترغب في تحسين التحكم في السرعة واستقرار التشغيل لآلاتك الصناعية؟ تواصل مع FGI لاستكشاف محرك FD200 Compact Variable Frequency Drive لتطبيقك.