在现代工业自动化领域中,防爆伺服系统在危险环境中扮演着关键角色。国产防爆型伺服电机与驱动器的正确匹配,直接关系到整个系统的稳定性、安全性和使用寿命。
其中,防爆认证匹配是基础前提,电机和驱动器必须具有相应防爆等级(如ExdIICT4Gb),并确保符合GB3836等国家标准。
01核心匹配原则:防爆与性能并重
国产防爆伺服系统的匹配需遵循双重原则:安全性与性能性并重。防爆匹配是基础,性能匹配则是关键。
防爆伺服电机与普通电机的根本区别在于其特殊防爆设计,如高强度铸铁外壳、密封结构以及内部电路的特殊处理。
防爆等级与防护等级必须与环境危险类别相匹配。根据工作环境中的爆炸性气体或粉尘类型,选择符合防爆标准(如ATEX、IECEx、GB3836)的设备。
同时,防护等级(如IP65、IP67)需满足环境要求,确保粉尘或水分无法进入壳体内部。
性能匹配方面,扭矩、转速与惯量三者必须统筹考虑。电机的峰值扭矩必须大于应用计算出的峰值扭矩,并留有10%-30%的安全余量。
额定扭矩必须大于应用计算出的有效扭矩,这是防止电机过热的关键。
02稳定性保障:负载分析与参数优化
负载分析是确保系统稳定运行的核心环节。负载惯量匹配直接影响系统的响应速度和稳定性,一般建议负载惯量与电机转子惯量的比值小于5。
对于高响应应用,惯量比小于3甚至1更佳。过大的惯量比会导致系统响应迟钝、易振荡。
参数优化是保证防爆伺服系统平稳运行的关键措施。伺服增益设置过大会导致电机抖动,特别是在零速时发生抖动,通常是因为增益设高了,可适当减小增益值。
根据实际工况设置伺服一体机的控制参数(如PID参数、速度曲线、加速度等),可以确保运行平稳。
在调试过程中,加减速时间设置尤为重要。设置过小的加减速时间会导致防爆伺服电机在突然启动或停止时产生高惯性抖动。
适当调大加减速时间可以有效解决这个问题。
03安装维护要点:保障长期稳定运行
规范安装是确保防爆伺服系统稳定运行的基础。安装位置应选择通风良好、远离直接热源和振动源的位置。
电缆引入装置须采用铠装电缆+防爆格兰头,压紧密封圈至无可见缝隙。
接地保护必须可靠,至少采用双接地线(4mm²铜芯),接地电阻<4Ω。接地不良容易造成电机震动。
日常维护中,定期检查至关重要。需定期检查设备外壳、电缆、接线盒等部件的密封性和完整性,确保防爆性能不受损。
每500小时应检测编码器信号稳定性,防止粉尘侵入导致误码。
实时监控运行状态可以有效预防故障。利用伺服一体机的自诊断功能,实时监控运行状态(如温度、电流、振动等),可以及时发现异常。
设置故障报警阈值,当设备运行参数超出正常范围时,自动报警或停机。
04选型策略:伺服与步进的科学选择
在防爆电机选型时,首先需要在伺服电机与步进电机之间做出科学选择。
防爆伺服电机适用于高动态响应需求、精密运动控制和大负载连续作业的场景。
它采用高精度闭环控制(±0.01°),动态响应快,具有恒扭矩输出,过载能力强(3倍额定扭矩)。
防爆步进电机则适用于固定位置控制、低成本离散控制和低速高扭矩场景。
它采用开环控制,精度依赖步距角(通常±0.05°~0.5°),在低速时扭矩大,但高速时扭矩下降显著。
选型决策可以遵循以下流程:首先判断是否需要连续调速?是→选择防爆伺服电机;否→进入下一步。
然后判断定位精度是否要求≤0.1°?是→选择防爆伺服电机;否→考虑防爆步进电机。