HD92高壓變頻器在橡膠擠出機的應用
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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，在輪胎和橡膠制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量近800臺，生產廠家有50家左右。國內雖然有眾多橡膠螺桿擠出機制造企業。 但具備開發設計能力并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范圍正逐步縮小。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桿、多流道、多復合發展。
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，客戶最終決定使用匯川提供的一整套高壓變頻調速系統。
圖1 擠出機現場圖
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于上世紀90年代初。 通過將銷釘從機筒圓周方向徑向插入螺桿螺紋槽中，將流動的膠料進行剪切和攪拌。當膠料變成熔體以后，膠體以低剪切速率在螺桿螺紋中流動， 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于傳統工藝，切好后的生膠無須加熱，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，然后進行冷卻堆放。其控制框圖如下：
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，并有較高的過載能力。
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，調速范圍大，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，控制靈活，不至于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硬線與現場操作總臺連接，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、報警和后備保護。兩臺PLC有主有從，互有分工，相互監視實現了安全回路的雙線制。高壓變頻器型號為我司HD92-J100/630-DB，控制方式采用磁鏈閉環矢量控制，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制，保證生產的連續性。
操作臺PLC與變頻器之間采用硬線連接方式，通過4~20mA模擬量信號調速，驅動電機在0~50Hz范圍內運行。具體接口信息如下圖所示：
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