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作者: 发布时间:2017-06-20 来源:深圳市汇川技术股份有限公司 繁体版
  2014年7月,汇川技术一台HD92高压变频器成功应用于浙江某现场宽幅胶片挤出压延生产线上。作为国内首家应用在挤出机生产线上的高压变频设备厂家,汇川高压变频创新性地解决了挤出机启动转矩大,稳速精度高等难题。与此
  2014年7月,汇川技术一台HD92高压变频器成功应用于浙江某现场宽幅胶片挤出压延生产线上。作为国内首家应用在挤出机生产线上的高压变频设备厂家,汇川高压变频创新性地解决了挤出机启动转矩大,稳速精度高等难题。与此同时,汇川HD92独特的开闭环控制无扰切换功能更是在实际应用中大放光彩。从现场运行情况来看,汇川HD92高压变频器运行可靠,节电明显,调速性能媲美直流电机,不仅为用户提高了生产效率,而且节约了生产成本,省心省事,客户交口称赞。


一、设备工况

  橡胶挤出机,是橡胶工业的一种基本设备,是影响产品质量的关键设备之一,在轮胎和橡胶制品的生产过程中起着非常重要的作用。国外橡胶挤出机的发展经历了柱塞式挤出机、螺杆型热喂料挤出机、普通冷喂料挤出机、主副螺纹冷喂料挤出机、冷喂料排气挤出机、销钉冷喂料挤出机、复合挤出机等阶段。  

  我国橡胶挤出机的年产量近800台,生产厂家有50家左右。国内虽然有众多橡胶螺杆挤出机制造企业。 但具备开发设计能力并在行业中颇有影响者仅有 4~5家。随着冷喂料挤出机的出现和广泛应用,热喂料挤出机的应用范围正逐步缩小。橡胶挤出机由热喂料向冷喂料发展,冷喂料销钉式挤出机已成为发展主流。销钉式挤出机已较多地在我国橡胶工业中应用,现代挤出机作为橡胶行业的重要设备将朝着多螺杆、多流道、多复合发展。

  此宽幅胶片挤出压延生产线项目为新建项目,一般地,挤出机常规方案都是采用低压直流电机,考虑到工厂低压用电负荷过大,噪声过大,电机发热严重及当地政策原因。在我司的建议下,客户最终决定使用汇川提供的一整套高压变频调速系统。



 图1 挤出机现场图

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系统相关参数:

挤出机参数

挤出机型号1800类别销钉式

喂料方式冷喂料宽幅1800mm

电机参数

同/异步机异步机电机接法Y

电机额定功率500 kW电机额定电压10kV

电机额定电流35.4A电机工作频率3~50Hz

额定转速976r/min  功率因数0.875




  根据电机额定功率,综合考虑现场工艺等多方面因素,汇川选用型号为HD92-J100/630-DB的高压变频器,经实践验证,完全满足现场使用要求。

二、挤出机工艺介绍

  此次现场挤出机为销钉式冷喂料挤出机。销钉技术的研究开始于上世纪90年代初。 通过将销钉从机筒圆周方向径向插入螺杆螺纹槽中,将流动的胶料进行剪切和搅拌。当胶料变成熔体以后,胶体以低剪切速率在螺杆螺纹中流动, 逐渐形成连续的粘流体, 这样便打破了胶体分子间化学键,破坏了胶料在挤出过程中的层流和结块现象, 达到了胶料塑化好、胶温低和节能的效果,简化了生产工艺。

  销钉式挤出机工艺相对于传统工艺,切好后的生胶无须加热,直接加入到挤出机里,在挤出机出口端加设双辊筒机头,塑炼好的胶料直接压成胶片,然后进行冷却堆放。其控制框图如下:



图2 控制框图

                                  

  销钉式冷喂料挤出机在螺杆结构上较为特殊,在机筒上增加了销钉,主电机启动时间段阻力矩较大,这对高压变频器的低频转矩要求较高。为了保证胶料的塑化性能与致密性,这要求变频器稳速精度要高同时连续工作的可靠性要有保证。综合以上挤出机的运行特点与现场工况,挤出机工艺对高压变频器的要求如下:

1)起动力矩要大。挤出机的工作特性决定了电机必须能够重载启动,变频器的低频输出转矩要好,并有较高的过载能力。

2)调速性能要好。挤出机转速要根据排胶速度,混炼时间等因素进行动态调速。这要求稳速精度要高,变频调速方便,调速范围大,能满足各种工况下的调速要求。

3)特性曲线要硬。要保证负载变化时(如胶料杂质变多,老化严重),挤出机转速基本上不受影响,防止负载大小不同时速降过大,导致可塑度不均,排胶不规则等胶片品质问题,影响客户生产效率。

4)工作方式转换容易。要能够方便的进行自动、半自动、手动等工作方式的转换,操作方便,控制灵活,不至于因工作方式的转换影响正常生产。

三、变频驱动方案

  改造内容:取消原有直流调速系统,重新采购高压变频电机与我司高压变频器。其中变频器的控制与反馈信号通过硬线与现场操作总台连接,由操作台控制变频器的启停。操作台显示屏为三菱一体式触摸屏,控制核心为两台三菱可编程控制器,其中一台主控,负责挤出机的主程序,第二台为监控,负责信号打点、报警和后备保护。两台PLC有主有从,互有分工,相互监视实现了安全回路的双线制。高压变频器型号为我司HD92-J100/630-DB,控制方式采用磁链闭环矢量控制,同时具备开闭环自动切换功能,当电机编码器掉线,变频器可以自动切换到开环矢量控制,保证生产的连续性。

汇川技术HD92高压变频器在橡胶挤出机的应用
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