在現代工業自動化領域中,防爆伺服系統在危險環境中扮演著關鍵角色。國產防爆型伺服電機與驅動器的正確匹配,直接關系到整個系統的穩定性、安全性和使用壽命。
其中,防爆認證匹配是基礎前提,電機和驅動器必須具有相應防爆等級(如ExdIICT4Gb),并確保符合GB3836等國家標準。
01核心匹配原則:防爆與性能并重
國產防爆伺服系統的匹配需遵循雙重原則:安全性與性能性并重。防爆匹配是基礎,性能匹配則是關鍵。
防爆伺服電機與普通電機的根本區別在于其特殊防爆設計,如高強度鑄鐵外殼、密封結構以及內部電路的特殊處理。
防爆等級與防護等級必須與環境危險類別相匹配。根據工作環境中的爆炸性氣體或粉塵類型,選擇符合防爆標準(如ATEX、IECEx、GB3836)的設備。
同時,防護等級(如IP65、IP67)需滿足環境要求,確保粉塵或水分無法進入殼體內部。
性能匹配方面,扭矩、轉速與慣量三者必須統籌考慮。電機的峰值扭矩必須大于應用計算出的峰值扭矩,并留有10%-30%的安全余量。
額定扭矩必須大于應用計算出的有效扭矩,這是防止電機過熱的關鍵。
02穩定性保障:負載分析與參數優化
負載分析是確保系統穩定運行的核心環節。負載慣量匹配直接影響系統的響應速度和穩定性,一般建議負載慣量與電機轉子慣量的比值小于5。
對于高響應應用,慣量比小于3甚至1更佳。過大的慣量比會導致系統響應遲鈍、易振蕩。
參數優化是保證防爆伺服系統平穩運行的關鍵措施。伺服增益設置過大會導致電機抖動,特別是在零速時發生抖動,通常是因為增益設高了,可適當減小增益值。
根據實際工況設置伺服一體機的控制參數(如PID參數、速度曲線、加速度等),可以確保運行平穩。
在調試過程中,加減速時間設置尤為重要。設置過小的加減速時間會導致防爆伺服電機在突然啟動或停止時產生高慣性抖動。
適當調大加減速時間可以有效解決這個問題。
03安裝維護要點:保障長期穩定運行
規范安裝是確保防爆伺服系統穩定運行的基礎。安裝位置應選擇通風良好、遠離直接熱源和振動源的位置。
電纜引入裝置須采用鎧裝電纜+防爆格蘭頭,壓緊密封圈至無可見縫隙。
接地保護必須可靠,至少采用雙接地線(4mm²銅芯),接地電阻<4Ω。接地不良容易造成電機震動。
日常維護中,定期檢查至關重要。需定期檢查設備外殼、電纜、接線盒等部件的密封性和完整性,確保防爆性能不受損。
每500小時應檢測編碼器信號穩定性,防止粉塵侵入導致誤碼。
實時監控運行狀態可以有效預防故障。利用伺服一體機的自診斷功能,實時監控運行狀態(如溫度、電流、振動等),可以及時發現異常。
設置故障報警閾值,當設備運行參數超出正常范圍時,自動報警或停機。
04選型策略:伺服與步進的科學選擇
在防爆電機選型時,首先需要在伺服電機與步進電機之間做出科學選擇。
防爆伺服電機適用于高動態響應需求、精密運動控制和大負載連續作業的場景。
它采用高精度閉環控制(±0.01°),動態響應快,具有恒扭矩輸出,過載能力強(3倍額定扭矩)。
防爆步進電機則適用于固定位置控制、低成本離散控制和低速高扭矩場景。
它采用開環控制,精度依賴步距角(通常±0.05°~0.5°),在低速時扭矩大,但高速時扭矩下降顯著。
選型決策可以遵循以下流程:首先判斷是否需要連續調速?是→選擇防爆伺服電機;否→進入下一步。
然后判斷定位精度是否要求≤0.1°?是→選擇防爆伺服電機;否→考慮防爆步進電機。