熱軋廠(chǎng)運輸輥道傳動(dòng)及電機選型的研究與應用

皖南電機百科摘要：本文研究了熱軋廠(chǎng)輥道傳動(dòng)形式的分類(lèi)與比較，以實(shí)例講解了輥道電機選型設計，對降低輥道傳動(dòng)能耗、減少故障時(shí)間和維護工作跫、提高設備作業(yè)率具有非常重要的意義。

0 引言

在熱軋廠(chǎng)，從加熱爐到粗軋機、精軋機至卷取機,鋼板的輸送都是由運輸輥道來(lái)完成的，只是爐區、粗軋區、精軋區、卷取區各段運輸輥道的工作條件及工藝要求不同而已。

對于熱連軋廠(chǎng)占總軋線(xiàn)60%以上的輥道來(lái)說(shuō)，采用何種傳動(dòng)形式對降低能耗、減少故障時(shí)間和維護工作量、提高設備作業(yè)率具有非常重要的意義。

1 輥道傳動(dòng)形式的研究

從目前各熱連軋廠(chǎng)的實(shí)際應用來(lái)看，輥道的傳動(dòng)形式有兩種；單獨傳動(dòng)和集體傳動(dòng)。本文主要研究單獨傳動(dòng)輥道的傳動(dòng)形式及單傳輥道電機的選型問(wèn)題。

單獨傳動(dòng)輥道的傳動(dòng)形式有兩種：①電機—聯(lián)軸器—減速機—聯(lián)軸器—輥子；②電機—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥子或電機—聯(lián)軸器—輥子。

對于高速轉動(dòng)的輥道，轉速r/min，一般釆用后一種傳動(dòng)形式，而不需要減速機。而對于低速轉動(dòng)的輥道，即轉速n<400 r/min時(shí)，則面臨對上述兩種傳動(dòng)形式的選擇問(wèn)題。1.1“電機—聯(lián)軸器—減速機—聯(lián)軸器—輥子”傳動(dòng)

形式的特點(diǎn)

該形式由于釆用了減速機，因此電機的選型較為簡(jiǎn)單，一般普通交流異步電機或變頻電機極數都能滿(mǎn)足其使用要求，由于電機額定頻率為50 Hz,電機發(fā)熱和耗電一般。由于采用了減速機，多了一道故障發(fā)生和設備維修的環(huán)節，但電機與減速機可制作成一體式的結構，以減少故障的發(fā)生和漏油的可能性，并且體積和重量都大大降低。從市場(chǎng)調查來(lái)看，進(jìn)口的電機連減速機一體的設備通常使用壽命在10年以上，在這10年中，減速機不需開(kāi)蓋檢修，只需定期加油而而已，設備幾乎沒(méi)有故障。

1.2 “電機—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥子”傳動(dòng)形式的特點(diǎn)

該形式由于沒(méi)有減速機，減少了一道故障發(fā)生和設備維修的環(huán)節。但是電機的選型較為復雜，一般多為非標變頻電機。因為輥道轉速低，而電機一般轉速較高，因此需選擇變頻調速電機，電機極數較多，體積大且重量重，電機額定頻率都在50 Hz以下。這種電機在工作時(shí)，發(fā)熱較50 Hz的電機大，功率因數較低，耗電量大，而當電機額定頻率低于25 Hz時(shí)，還會(huì )產(chǎn)生較大諧波。

此外，這種非標電機不僅制造成本較高，而且需選用較大的變頻器。變頻器的費用較50 Hz的標準變頻電機的變頻器要高出許多。

2  單傳輥道電機的選型設計與應用實(shí)例

以某熱軋廠(chǎng)單傳輥道電機的實(shí)際選型為例，來(lái)說(shuō)明上述兩種不同傳動(dòng)形式的單傳輥道電機的設計選型比較（以下所有數據僅供參考）輥道的基本設計條件如下：板坯寬度1 400 mm，厚度47mm,材料密度7.9×103kg/m3;輥子質(zhì)量為

1358kg;輥子直徑為ψ355.6 mm;輥子線(xiàn)速度為2m/s(107.5 r/min);轉子最大間距為125mm;輥道24 h連續運轉；環(huán)境溫度為50 ℃。輥道24h連續運轉；環(huán)境溫度為50℃。

其中，Mmax為電機最大力矩，Nm; P為電機功率，kW; Q為輥子上軋件重量，N; C為1臺電機所驅動(dòng)的輥子數；G為輥子重量，N; μ為輥子軸承中的摩擦系數，取0.005;μ1為輥子在打滑時(shí)的摩擦系數，取0.3;D為輥子直徑，m;d輥子軸頸的直徑，m; η為減速機效率，取0.98; i為減速機傳動(dòng)比，直接單傳輥道，取1; n為電機轉速，r/min。根據上述基本設計條件可計算出輥子所需最大驅動(dòng)力矩Mmax = 691. 04 Nm(軋件打滑時(shí)）。當電機傳動(dòng)軸和輥子布置在一條直線(xiàn)上時(shí)，由于輥子所需額定驅動(dòng)力矩為42 Nm，遠遠小于驅動(dòng)輥子的最大力矩691.04 Nm，為降低電機功率，在設計選型時(shí)，將輥子所需最大驅動(dòng)力矩691.04 Nm作為電機過(guò)載2倍時(shí)的力矩，由此計算出的電機額定力矩為353 Nm，即 Mmax = 353 Nm，P=3.97kW。當輥道由原集傳方式改造為單傳方式，由于場(chǎng)地狹小，部分傳動(dòng)軸采用傾斜的布置方式?？紤]傳動(dòng)軸的傾斜角度（最大為12°)和其傳動(dòng)效率(η=0. 98)，計算得到的最大驅動(dòng)力矩為M_x = 464 Nm，即輥子所需額定驅動(dòng)力矩取470 Nm,電機功率為5.3 kW。

此輥道在我們改造前，同類(lèi)型的單傳輥道驅動(dòng)電機功率一般為28.5 kW，經(jīng)本文重新設計計算并考慮放大系數后我們選取電機功率為13 kW。

2.1 采用“電機—聯(lián)軸器—減速機—聯(lián)軸器—輥子”傳動(dòng)形式

選用進(jìn)口的電機和減速機一體式的設備。其電機參數如下：電機額定功率為15 kW;電機極數為4級；電機額定轉速為1445 r/mm;減速機輸出轉速為100 r/min;減速機輸出扭矩為382 Nm;電機額定電壓為400 V;電機額定電流為8.3 A;電機額定頻率為50 Hz;電機過(guò)載倍數為200% (60s);電機功率因數為0.8;電機效率為86%;電機+減速機外形尺寸為996 mm×351mm×327 mm;電機+減速機質(zhì)量為74 kg。

變頻器SIEMENS—6SE70按支持200%過(guò)載60s即電流16 A來(lái)選擇參數。

2.2 采用“電機—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥子”傳動(dòng)形式

由于輥子所需額定驅動(dòng)力矩為42 Nm,遠遠小于驅動(dòng)輥子的最大力矩691. 04 Nm，為降低電機功率，在設計選型時(shí)，將輥子所需最大驅動(dòng)力矩691. 04 Nm作為電機過(guò)載2倍時(shí)的力矩，因此電機額定力矩為353 Nm。

電機參數如下：電機額定功率為13 kW;電機極數為10級；電機額定轉速為107. 5 r/min;電機額定轉矩為364 Nm;電機額定電壓為380 V;電機額定電流為13.5 A;電機額定頻率為9.6 Hz;電機過(guò)載倍數為250%(60s);電機功率因數為0.60;電機效率為77%;電機外形尺寸為990 mm×510mm×650 mm;電機質(zhì)量為840 kg。

變頻器SIEMENS — 6SE70按支持200%過(guò)載60s即電流27A來(lái)選擇參數。

此非標變頻電機價(jià)格遠遠高于普通變頻電機的價(jià)格，且在日常使用中此非標電機發(fā)熱較大，耗電量較多。

3 結論

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于輥子所需額定驅動(dòng)力矩遠遠小于驅動(dòng)輥子的最大力，我們在對輥道電機設計選型時(shí)，將輥子所需最大驅動(dòng)力矩作為電機過(guò)載2倍時(shí)的力矩，結果降低電機功率50%(由原28.5 kW降到13 kW)，大大節約了電機和變頻器的采購成本和電耗，2006年10月投產(chǎn)使用至今，電機運行良好，無(wú)故障。