本文以某鐵通設(shè)備供應(yīng)商的“貨運(yùn)火車輪檢修輸送線”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輪地下輸送線和地上輸送線間的車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提高鐵路設(shè)備自動(dòng)化水平，為客戶帶來(lái)巨大的效益。

車輪移載工藝要求及系統(tǒng)構(gòu)架

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

圖1貨運(yùn)火車輪移載輸送線工藝

如圖1所示，待檢測(cè)的火車輪集中收集后，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)生任何溜車現(xiàn)象，最高點(diǎn)最低點(diǎn)無(wú)抖動(dòng)。停車時(shí)重復(fù)精度小于5mm。為了滿足客戶的工藝要求，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，客戶反映存在以下問(wèn)題：

（1）“輕微溜車現(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。

由于客戶反映某品牌變頻器在上升中沒(méi)有出現(xiàn)類似溜車的問(wèn)題，故基本排除（c）的可能性。通過(guò)咨詢南京特種電機(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/減速停車，效果均未能改善。且客戶比較反對(duì)減速停車，要求自由停車。自由停車后停止效果由電機(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，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：客戶為了保證每次停車的位置不能有誤差累計(jì)且隨機(jī)誤差在5mm以內(nèi)（數(shù)據(jù)如圖7所示），滿足了客戶需求。

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。