HD92高壓變頻器在橡膠擠出機(jī)的應(yīng)用
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一、設(shè)備工況
橡膠擠出機(jī)，是橡膠工業(yè)的一種基本設(shè)備，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，在輪胎和橡膠制品的生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。國(guó)外橡膠擠出機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了柱塞式擠出機(jī)、螺桿型熱喂料擠出機(jī)、普通冷喂料擠出機(jī)、主副螺紋冷喂料擠出機(jī)、冷喂料排氣擠出機(jī)、銷釘冷喂料擠出機(jī)、復(fù)合擠出機(jī)等階段。
我國(guó)橡膠擠出機(jī)的年產(chǎn)量近800臺(tái)，生產(chǎn)廠家有50家左右。國(guó)內(nèi)雖然有眾多橡膠螺桿擠出機(jī)制造企業(yè)。 但具備開發(fā)設(shè)計(jì)能力并在行業(yè)中頗有影響者僅有 4~5家。隨著冷喂料擠出機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，熱喂料擠出機(jī)的應(yīng)用范圍正逐步縮小。橡膠擠出機(jī)由熱喂料向冷喂料發(fā)展，冷喂料銷釘式擠出機(jī)已成為發(fā)展主流。銷釘式擠出機(jī)已較多地在我國(guó)橡膠工業(yè)中應(yīng)用，現(xiàn)代擠出機(jī)作為橡膠行業(yè)的重要設(shè)備將朝著多螺桿、多流道、多復(fù)合發(fā)展。
此寬幅膠片擠出壓延生產(chǎn)線項(xiàng)目為新建項(xiàng)目，一般地，擠出機(jī)常規(guī)方案都是采用低壓直流電機(jī)，考慮到工廠低壓用電負(fù)荷過大，噪聲過大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重及當(dāng)?shù)卣咴?。在我司的建議下，客戶最終決定使用匯川提供的一整套高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。
圖1 擠出機(jī)現(xiàn)場(chǎng)圖
二、擠出機(jī)工藝介紹
此次現(xiàn)場(chǎng)擠出機(jī)為銷釘式冷喂料擠出機(jī)。銷釘技術(shù)的研究開始于上世紀(jì)90年代初。 通過將銷釘從機(jī)筒圓周方向徑向插入螺桿螺紋槽中，將流動(dòng)的膠料進(jìn)行剪切和攪拌。當(dāng)膠料變成熔體以后，膠體以低剪切速率在螺桿螺紋中流動(dòng)， 逐漸形成連續(xù)的粘流體， 這樣便打破了膠體分子間化學(xué)鍵，破壞了膠料在擠出過程中的層流和結(jié)塊現(xiàn)象， 達(dá)到了膠料塑化好、膠溫低和節(jié)能的效果，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
銷釘式擠出機(jī)工藝相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，切好后的生膠無須加熱，直接加入到擠出機(jī)里，在擠出機(jī)出口端加設(shè)雙輥筒機(jī)頭，塑煉好的膠料直接壓成膠片，然后進(jìn)行冷卻堆放。其控制框圖如下：
1）起動(dòng)力矩要大。擠出機(jī)的工作特性決定了電機(jī)必須能夠重載啟動(dòng)，變頻器的低頻輸出轉(zhuǎn)矩要好，并有較高的過載能力。
2）調(diào)速性能要好。擠出機(jī)轉(zhuǎn)速要根據(jù)排膠速度，混煉時(shí)間等因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)速。這要求穩(wěn)速精度要高，變頻調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，能滿足各種工況下的調(diào)速要求。
3）特性曲線要硬。要保證負(fù)載變化時(shí)（如膠料雜質(zhì)變多，老化嚴(yán)重），擠出機(jī)轉(zhuǎn)速基本上不受影響，防止負(fù)載大小不同時(shí)速降過大，導(dǎo)致可塑度不均，排膠不規(guī)則等膠片品質(zhì)問題，影響客戶生產(chǎn)效率。
4）工作方式轉(zhuǎn)換容易。要能夠方便的進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)等工作方式的轉(zhuǎn)換，操作方便，控制靈活，不至于因工作方式的轉(zhuǎn)換影響正常生產(chǎn)。
三、變頻驅(qū)動(dòng)方案
改造內(nèi)容：取消原有直流調(diào)速系統(tǒng)，重新采購(gòu)高壓變頻電機(jī)與我司高壓變頻器。其中變頻器的控制與反饋信號(hào)通過硬線與現(xiàn)場(chǎng)操作總臺(tái)連接，由操作臺(tái)控制變頻器的啟停。操作臺(tái)顯示屏為三菱一體式觸摸屏，控制核心為兩臺(tái)三菱可編程控制器，其中一臺(tái)主控，負(fù)責(zé)擠出機(jī)的主程序，第二臺(tái)為監(jiān)控，負(fù)責(zé)信號(hào)打點(diǎn)、報(bào)警和后備保護(hù)。兩臺(tái)PLC有主有從，互有分工，相互監(jiān)視實(shí)現(xiàn)了安全回路的雙線制。高壓變頻器型號(hào)為我司HD92-J100/630-DB，控制方式采用磁鏈閉環(huán)矢量控制，同時(shí)具備開閉環(huán)自動(dòng)切換功能，當(dāng)電機(jī)編碼器掉線，變頻器可以自動(dòng)切換到開環(huán)矢量控制，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
操作臺(tái)PLC與變頻器之間采用硬線連接方式，通過4~20mA模擬量信號(hào)調(diào)速，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在0~50Hz范圍內(nèi)運(yùn)行。具體接口信息如下圖所示：
評(píng)論