ALPHA变频器液压机应用案例

一、概述:

     液压压力机又称液压成形压力机，利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，是用来使各种金属与非金属材料成型加工的设备。其用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。

二、 工作原理:

   液压压力机主要是有机架、液压系统、冷却系统、加压油缸、上模及下模，加压油缸装在机架上端，并与上模联接，冷却系统与上模、下模联接。其特征在于机架下端装有移动工作台及与移动工作台联接的移动油缸，下模安放在移动工作台的上面。

   液压系统作为整个机械的重要组成部分,直接影响着整个压力机的性能,其主要由以下部分组成:

    1)能源装置一一液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。

    2)执行装置一一液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。

    3)控制装置一一液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀（**阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

4)辅助装置一一油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等，通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。

5)工作介质一一液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量.

目前液压机的缺点:

     液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供。在工件塑化周期过程中，

u 液压机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠比例流量阀和压力阀调节不同工序所须的流量和压力

u 由于定量泵不可调节输出功率，因此多余的能量只能在挡板，油路泄露，油的温升中消耗，加剧了各种阀的的磨损，又造成油温过高，电机噪音过大，以及机械寿命缩短等现象。

u 并且通常在设计电机的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的在量浪费。

因此推广变频器在液压机上的应用，对于减少能源费具有重要意义。更重要的是通过变频控制可以做到液压机的数字化伺服控制

三、系统配置

       针对压力机存在的以上缺点,我们提出了变频改造的方案,采取以下方式进行改造:

 

1、电机电机 2、液压泵 3、压力表

4、换向阀 5、液压缸 6、变频器 7、PLC

由上图可以看出,该液压机结构为：电机+液压泵+换向阀+工作执行机构液压缸

,去除了溢流阀,节流阀,改由变频器驱动油泵直接驱动油缸进行工作.其根据液压传动计算原理得:

 

  q为泵的排量；A为液压缸的工作面积;n为电机转速，M为电机输出转矩

由上式得知,只要改变油泵电机的当前转速，即可达到改变液压缸工作速度的要求；改变电机的*大输出转矩M,即可到达改变油缸工作压力的目的。

改造变频器选用ALPHA6000S电流矢量型变频器，其具有以下优势：

u 速度模式下，可进行力矩限幅输出，从而满足了该工况的必须要求

u 采用电机专用32位cpu，运算处理速度快

u 电流实时调节，动态响应迅速

u 软件算法先进，控制精度高，

u 完善的故障保能

u 产品制造工艺优良，适应恶劣的工业环境

其改造原理图如下所示：

 

       用PLC替代原电气系统里时间继电器，中间继电器实现整个液压机的控制逻辑，控制变频器运行停止。变频器的故障输出信号再反馈到PLC输入端，当变频器故障时，PLC停止工作，并输出故障指示通知操作人员。调节速度电位器，可调节油缸工作速度；调节转矩电位器，可调节变频器*大输出转矩，从而控制油缸的*大工作压力。

四、            参数调试

控制方式	P0.01	1
频率设定1	P0.03	3
频率设定2	P0.04	2
运行命令控制方式	P0.07	1
X2端子功能	P3.02	6
继电器1（TA/TB/TC）	P3.24	19
继电器2（BRA/BRB/BRC）	P3.25	1
转矩上限源	P8.11	1

 

五、            系统优点：

1.      由于去除了溢流阀，节流阀等，使整个系统更加简洁，减少了故障点。

2.      调节压力，流量更加方便；如果配合使用上位机的配方功能，则可完全实现不同加工工艺要求的自动化。

3.      油泵根据工艺要求设定运转，不再有多余的油流通过溢流阀回邮箱，降低了油温，延长了油的使用时间。

4.      在更换工件间隙，电机处于停止状态，节约了电能。

 

( 审核编辑：李晨辉 )