本文以某鐵通設(shè)備供應(yīng)商的“貨運(yùn)火車(chē)輪檢修輸送線”為依托，重點(diǎn)闡述了使用臺(tái)達(dá)CH2000高性能矢量控制變頻器解決火車(chē)輪地下輸送線和地上輸送線間的車(chē)輪移栽起重解決方案。

    隨著中國(guó)鐵路跨越式發(fā)展步伐的不斷加快，以及鐵路更高技術(shù)速度戰(zhàn)略的實(shí)施，當(dāng)前鐵路設(shè)備的維修水平與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求間的差距已經(jīng)日益突出。目前中國(guó)鐵路維修設(shè)備的現(xiàn)狀是：①鐵路維護(hù)設(shè)備的自動(dòng)化水平不高，造成維護(hù)效率低，人力成本高的現(xiàn)狀；②鐵路設(shè)備中間技術(shù)人才缺失，導(dǎo)致中間技術(shù)力量薄弱；③設(shè)備投入成本大、收益慢等因素導(dǎo)致鐵路設(shè)備商技術(shù)更新慢，技術(shù)投入消極。

    但隨著近幾年鐵路市場(chǎng)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)一部分自動(dòng)化設(shè)備公司已經(jīng)開(kāi)拓這一片市場(chǎng)。臺(tái)達(dá)變頻器積極助力鐵路自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，與多家鐵路自動(dòng)化公司合作幫助客戶(hù)提高鐵路設(shè)備自動(dòng)化水平，為客戶(hù)帶來(lái)巨大的效益。

車(chē)輪移載工藝要求及系統(tǒng)構(gòu)架

    由于貨運(yùn)火車(chē)的載荷較重，火車(chē)車(chē)輪在鋼軌上受到的擠壓力較大，維修車(chē)站需要定期收集需要修理的火車(chē)輪。將需要修理的火車(chē)輪收集在一起后，將待修理的車(chē)輪運(yùn)輸?shù)叫蘩碥?chē)間，由于收集車(chē)間和修理車(chē)間存在一定距離，且車(chē)車(chē)輪重量較重搬運(yùn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這一套車(chē)輪移載輸送方案解決了用戶(hù)的困難。

圖1貨運(yùn)火車(chē)輪移載輸送線工藝

    如圖1所示，待檢測(cè)的火車(chē)輪集中收集后，通過(guò)水平傳送帶自行運(yùn)行到機(jī)械手抓取區(qū)。待車(chē)輪運(yùn)行到地下后通過(guò)地下輸送到提升和下降的起重井中。上升和下降的起重井有VFD185CH43A驅(qū)動(dòng)。

客戶(hù)要求驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)不能產(chǎn)生任何溜車(chē)現(xiàn)象，最高點(diǎn)最低點(diǎn)無(wú)抖動(dòng)。停車(chē)時(shí)重復(fù)精度小于5mm。為了滿足客戶(hù)的工藝要求，整套輸送線的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)架構(gòu)

存在問(wèn)題及解決方案

    在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，客戶(hù)反映存在以下問(wèn)題：

  （1）“輕微溜車(chē)現(xiàn)象”：升降臺(tái)上升到頂端，變頻器STOP后平臺(tái)會(huì)下降3～5cm，類(lèi)似某些起重設(shè)備，停止時(shí)會(huì)往下沉一小段。

  （2）H未到達(dá)F值。

  （3）偶爾出現(xiàn)第二段速未觸發(fā)。

    現(xiàn)場(chǎng)觀察后確實(shí)存在如（1）描述的問(wèn)題，通過(guò)分析，認(rèn)為可能的原因會(huì)有以下幾種：（a）錐形電機(jī)抱閘關(guān)閉前變頻器力矩不夠。（b）錐形電機(jī)本身的抱閘力矩不夠。（c）鏈輪、減速器等機(jī)械間隙。

圖3驅(qū)動(dòng)方式

    解決辦法：臺(tái)達(dá)從客戶(hù)需求出發(fā)，結(jié)合設(shè)備基本工藝和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的可行性，通過(guò)計(jì)算和對(duì)比分析，從三種可行方案中確定了臺(tái)達(dá)CH2000高性能矢量控制模式解決方案。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，不僅解決客戶(hù)的設(shè)備生產(chǎn)需求，而且也豐富了臺(tái)達(dá)變頻器在鐵路設(shè)備行業(yè)中的解決方案。

     由于客戶(hù)反映某品牌變頻器在上升中沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似溜車(chē)的問(wèn)題，故基本排除（c）的可能性。通過(guò)咨詢(xún)南京特種電機(jī)廠家的技術(shù)人員，得知電機(jī)可能出現(xiàn)電機(jī)抱閘力矩不夠的問(wèn)題，需要重新上緊抱閘螺母。同時(shí)，按照錐形電機(jī)抱閘邏輯重新規(guī)劃VF曲線（如圖4、圖5所示），或者更換控制模式。

圖4V/F曲線規(guī)劃

圖5V/F曲線規(guī)劃

    效果：多次修改VF曲線效果均不佳，同時(shí)切換自由停車(chē)/減速停車(chē)，效果均未能改善。且客戶(hù)比較反對(duì)減速停車(chē)，要求自由停車(chē)。自由停車(chē)后停止效果由電機(jī)抱閘控制，變頻器輸出非控制狀態(tài)，故需要對(duì)電機(jī)的抱閘重新緊螺母。

    嘗試FOCsensorless:由于在起重中低頻會(huì)出現(xiàn)控制發(fā)散的可能性，但由于改現(xiàn)場(chǎng)的停止頻率為12HZ且是自由停車(chē)，故避開(kāi)了TNcarve中的發(fā)散三角死區(qū)，圖6為調(diào)試步驟。

圖6調(diào)試步驟

    重復(fù)精度測(cè)試：客戶(hù)為了保證每次停車(chē)的位置不能有誤差累計(jì)且隨機(jī)誤差在5mm以?xún)?nèi)（數(shù)據(jù)如圖7所示），滿足了客戶(hù)需求。

圖7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

結(jié)語(yǔ)

    本案例為CH2000高性能矢量控制變頻器于鐵路設(shè)備之應(yīng)用，目前該方面的應(yīng)用較少，因此方案為未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用提供了參考。臺(tái)達(dá)CH2000FOCsensorless控制模式也適用于某些特定場(chǎng)合的起重應(yīng)用。目前避開(kāi)TNcave的三角區(qū)和低頻發(fā)散問(wèn)題RD也有了新的解決方案，可以繼續(xù)使用在起重領(lǐng)域。