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HD92高壓變頻器在橡膠擠出機的應用
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時(shí)間：2016-12-20
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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匯川技術(shù)一臺HD92高壓變頻器成功應用于浙江某現場(chǎng)寬幅膠片擠出壓延生產(chǎn)線(xiàn)上。作為國內首家應用在擠出機生產(chǎn)線(xiàn)上的高壓變頻設備廠(chǎng)家，匯川高壓變頻創(chuàng )新性地解決了擠出機啟動(dòng)轉矩大，穩速精度高等難題。與此同時(shí)，匯川HD92獨特的開(kāi)閉環(huán)控制無(wú)擾切換功能更是在實(shí)際應用中大放光彩。從現場(chǎng)運行情況來(lái)看，匯川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(hù)提高了生產(chǎn)效率，而且節約了生產(chǎn)成本，省心省事，客戶(hù)交口稱(chēng)贊。
一、設備工況
橡膠擠出機，是橡膠工業(yè)的一種基本設備，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設備之一，在輪胎和橡膠制品的生產(chǎn)過(guò)程中起著(zhù)非常重要的作用。國外橡膠擠出機的發(fā)展經(jīng)歷了柱塞式擠出機、螺桿型熱喂料擠出機、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(xiāo)釘冷喂料擠出機、復合擠出機等階段。
我國橡膠擠出機的年產(chǎn)量近800臺，生產(chǎn)廠(chǎng)家有50家左右。國內雖然有眾多橡膠螺桿擠出機制造企業(yè)。 但具備開(kāi)發(fā)設計能力并在行業(yè)中頗有影響者僅有 4~5家。隨著(zhù)冷喂料擠出機的出現和廣泛應用，熱喂料擠出機的應用范圍正逐步縮小。橡膠擠出機由熱喂料向冷喂料發(fā)展，冷喂料銷(xiāo)釘式擠出機已成為發(fā)展主流。銷(xiāo)釘式擠出機已較多地在我國橡膠工業(yè)中應用，現代擠出機作為橡膠行業(yè)的重要設備將朝著(zhù)多螺桿、多流道、多復合發(fā)展。
此寬幅膠片擠出壓延生產(chǎn)線(xiàn)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(chǎng)低壓用電負荷過(guò)大，噪聲過(guò)大，電機發(fā)熱嚴重及當地政策原因。在我司的建議下，客戶(hù)最終決定使用匯川提供的一整套高壓變頻調速系統。 
圖1 擠出機現場(chǎng)圖
系統相關(guān)參數： 
根據電機額定功率，綜合考慮現場(chǎng)工藝等多方面因素，匯川選用型號為HD92-J100/630-DB的高壓變頻器，經(jīng)實(shí)踐驗證，完全滿(mǎn)足現場(chǎng)使用要求。
二、擠出機工藝介紹
此次現場(chǎng)擠出機為銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機。銷(xiāo)釘技術(shù)的研究開(kāi)始于上世紀90年代初。 通過(guò)將銷(xiāo)釘從機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(guò)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(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
銷(xiāo)釘式擠出機工藝相對于傳統工藝，切好后的生膠無(wú)須加熱，直接加入到擠出機里，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，然后進(jìn)行冷卻堆放。其控制框圖如下： 
銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機在螺桿結構上較為特殊，在機筒上增加了銷(xiāo)釘，主電機啟動(dòng)時(shí)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(shí)連續工作的可靠性要有保證。綜合以上擠出機的運行特點(diǎn)與現場(chǎng)工況，擠出機工藝對高壓變頻器的要求如下：
1）起動(dòng)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(dòng)，變頻器的低頻輸出轉矩要好，并有較高的過(guò)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(shí)間等因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)調速。這要求穩速精度要高，變頻調速方便，調速范圍大，能滿(mǎn)足各種工況下的調速要求。
3）特性曲線(xiàn)要硬。要保證負載變化時(shí)（如膠料雜質(zhì)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(shí)速降過(guò)大，導致可塑度不均，排膠不規則等膠片品質(zhì)問(wèn)題，影響客戶(hù)生產(chǎn)效率。
4）工作方式轉換容易。要能夠方便的進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)等工作方式的轉換，操作方便，控制靈活，不至于因工作方式的轉換影響正常生產(chǎn)。
三、變頻驅動(dòng)方案
改造內容：取消原有直流調速系統，重新采購高壓變頻電機與我司高壓變頻器。其中變頻器的控制與反饋信號通過(guò)硬線(xiàn)與現場(chǎng)操作總臺連接，由操作臺控制變頻器的啟停。操作臺顯示屏為三菱一體式觸摸屏，控制核心為兩臺三菱可編程控制器，其中一臺主控，負責擠出機的主程序，第二臺為監控，負責信號打點(diǎn)、報警和后備保護。兩臺PLC有主有從，互有分工，相互監視實(shí)現了安全回路的雙線(xiàn)制。高壓變頻器型號為我司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(kāi)閉環(huán)自動(dòng)切換功能，當電機編碼器掉線(xiàn)，變頻器可以自動(dòng)切換到開(kāi)環(huán)矢量控制，保證生產(chǎn)的連續性。
操作臺PLC與變頻器之間采用硬線(xiàn)連接方式，通過(guò)4~20mA模擬量信號調速，驅動(dòng)電機在0~50Hz范圍內運行。具體接口信息如下圖所示： 
變頻器采用兩線(xiàn)式控制模式，通過(guò)DI9、DI10兩個(gè)端口分別控制變頻器啟動(dòng)、停止，頻率給定采用4~20mA模擬量信號，對應變頻器輸出頻率0~50Hz；
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