2017-06-20 16:19:55

  2014年7月,彙川技術一台HD92高壓變頻器成功應用於浙江某現場寬幅膠片擠出壓延生產線上。作為國內首家應用在擠出機生產線上的高壓變頻設備廠家,彙川高壓變頻創新性地解決了擠出機啟動轉矩大,穩速精度高等難題。與此同時,彙川HD92獨特的開閉環控製無擾切換功能更是在實際應用中大放光彩。從現場運行情況來看,彙川HD92高壓變頻器運行可靠,節電明顯,調速性能媲美直流電機,不僅為用戶提高了生產效率,而且節約了生產成本,省心省事,客戶交口稱讚。


一、設備工況

  橡膠擠出機,是橡膠工業的一種基本設備,是影響產品質量的關鍵設備之一,在輪胎和橡膠製品的生產過程中起著非常重要的作用。國外橡膠擠出機的發展經曆了柱塞式擠出機、螺杆型熱喂料擠出機、普通冷喂料擠出機、主副螺紋冷喂料擠出機、冷喂料排氣擠出機、銷釘冷喂料擠出機、複合擠出機等階段。  

  我國橡膠擠出機的年產量近800台,生產廠家有50家左右。國內雖然有眾多橡膠螺杆擠出機製造企業。 但具備開發設計能力並在行業中頗有影響者僅有 4~5家。隨著冷喂料擠出機的出現和廣泛應用,熱喂料擠出機的應用範圍正逐步縮小。橡膠擠出機由熱喂料向冷喂料發展,冷喂料銷釘式擠出機已成為發展主流。銷釘式擠出機已較多地在我國橡膠工業中應用,現代擠出機作為橡膠行業的重要設備將朝著多螺杆、多流道、多複合發展。

  此寬幅膠片擠出壓延生產線項目為新建項目,一般地,擠出機常規方案都是采用低壓直流電機,考慮到工廠低壓用電負荷過大,噪聲過大,電機發熱嚴重及當地政策原因。在我司的建議下,客戶最終決定使用彙川提供的一整套高壓變頻調速係統。



 圖1 擠出機現場圖

                        ????

係統相關參數:

擠出機參數

擠出機型號1800類別銷釘式

喂料方式冷喂料寬幅1800mm

電機參數

同/異步機異步機電機接法Y

電機額定功率500 kW電機額定電壓10kV

電機額定電流35.4A電機工作頻率3~50Hz

額定轉速976r/min  功率因數0.875




  根據電機額定功率,綜合考慮現場工藝等多方麵因素,彙川選用型號為HD92-J100/630-DB的高壓變頻器,經實踐驗證,完全滿足現場使用要求。

二、擠出機工藝介紹

  此次現場擠出機為銷釘式冷喂料擠出機。銷釘技術的研究開始於上世紀90年代初。 通過將銷釘從機筒圓周方向徑向插入螺杆螺紋槽中,將流動的膠料進行剪切和攪拌。當膠料變成熔體以後,膠體以低剪切速率在螺杆螺紋中流動, 逐漸形成連續的粘流體, 這樣便打破了膠體分子間化學鍵,破壞了膠料在擠出過程中的層流和結塊現象, 達到了膠料塑化好、膠溫低和節能的效果,簡化了生產工藝。

  銷釘式擠出機工藝相對於傳統工藝,切好後的生膠無須加熱,直接加入到擠出機裏,在擠出機出口端加設雙輥筒機頭,塑煉好的膠料直接壓成膠片,然後進行冷卻堆放。其控製框圖如下:



圖2 控製框圖

                                  

  銷釘式冷喂料擠出機在螺杆結構上較為特殊,在機筒上增加了銷釘,主電機啟動時間段阻力矩較大,這對高壓變頻器的低頻轉矩要求較高。為了保證膠料的塑化性能與致密性,這要求變頻器穩速精度要高同時連續工作的可靠性要有保證。綜合以上擠出機的運行特點與現場工況,擠出機工藝對高壓變頻器的要求如下:

1)起動力矩要大。擠出機的工作特性決定了電機必須能夠重載啟動,變頻器的低頻輸出轉矩要好,並有較高的過載能力。

2)調速性能要好。擠出機轉速要根據排膠速度,混煉時間等因素進行動態調速。這要求穩速精度要高,變頻調速方便,調速範圍大,能滿足各種工況下的調速要求。

3)特性曲線要硬。要保證負載變化時(如膠料雜質變多,老化嚴重),擠出機轉速基本上不受影響,防止負載大小不同時速降過大,導致可塑度不均,排膠不規則等膠片品質問題,影響客戶生產效率。

4)工作方式轉換容易。要能夠方便的進行自動、半自動、手動等工作方式的轉換,操作方便,控製靈活,不至於因工作方式的轉換影響正常生產。

三、變頻驅動方案

  改造內容:取消原有直流調速係統,重新采購高壓變頻電機與我司高壓變頻器。其中變頻器的控製與反饋信號通過硬線與現場操作總台連接,由操作台控製變頻器的啟停。操作台顯示屏為三菱一體式觸摸屏,控製核心為兩台三菱可編程控製器,其中一台主控,負責擠出機的主程序,第二台為監控,負責信號打點、報警和後備保護。兩台PLC有主有從,互有分工,相互監視實現了安全回路的雙線製。高壓變頻器型號為我司HD92-J100/630-DB,控製方式采用磁鏈閉環矢量控製,同時具備開閉環自動切換功能,當電機編碼器掉線,變頻器可以自動切換到開環矢量控製,保證生產的連續性。

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