变频器在塑料编织行业中的应用与节能管接头
变频器在塑料编织行业中的应用与节能
变频器在塑料编织行业中的应用与节能 2011年12月10日 来源: 摘要介绍了变频器在塑料编织行业中的应用及其节能原理,说明变频调速技术在塑编设备上具有推广和应用价值。
关键字:变频器,塑料编织,调速,节能,经济效益
0 引言
塑料编织行业在我国已有近三十年的历史了,塑编行业从无到有、从小到大,已成为国民经济中不可缺少的一部分,在产品包装中占有着举足轻重的地位。
传动技术被广泛的运用在工业设备中,塑编设备也不例外,随着我国制造水平,国内外传动技术的发展,塑编设备已从早期的单电机机械连轴传动向多电机独立调速发展,从最早的滑差电机向直流电机发展,随着变频技术的飞跃发展,变频调速已经成了一种潮流、一种趋势,三相异步电机已经可以运用到塑编设备的各个动力环节,实现了生产线的全变频控制方式。
变频调速具有体积小,重量轻,精度高,通用性强,工艺先进,功能丰富,保护齐全,可靠性高,操作简便等优点,优于以往的任何调速方式,在维护上也比其他控制方式简单,方便。我国工业虽然近年来发展迅猛,但电力资源的发展相对于工业发展来说还存在滞后,直接影响了我国工业的发展,电力消耗也是企业生产中能耗的重要组成部分,直接影响着企业的经济效益。
塑编企业电能的80%左右消耗在各个电机拖动上,交流电动机不仅可以拖动各工艺传动辊还可以拖动风机负荷,具有相当的节电潜力,这也就为变频技术在塑编设备上的应用提供了较为广阔的应用天地。
1 变频调速的原理
变频调速是根据三相异步电机的工作原理而采用的一种调速形式,其电机调速公式为n=60f(1-s)/p,其中:n为电机的转速;p为电机定子绕组的磁极对数;f为电机供电电源的频率;s为转差率。塑编行业中应用的电机一般为4极,其磁极对数为2。我国的电源频率为50Hz,通过公式计算可知,这种电机的同步转速为1500r/min。因此在电机极对数不变的情况下进行调速,根据公式,只有改变电机的供电频率f。而异步电机的转速与同步电机转速相对应,改变电机的供电频率即改变了电机的转速。电源频率增加,同步转速n增加,实际转速也增加;电源频率下降,电机同步转速下降,电机实际转速也下降。这种通过改变电机电压频率的调速方式即为变频调速。在整个变频调速过程中,在一固定的转矩T下,转差率s基本不变,随着电机转速n的下降,电机磁场角速度鬃也减小,电机的输入功率PM=T鬃和输出功率P=PM(1-s)也降低。而损耗没有增加,由此可见,变频调速是电机控制中较为高效的调速方法。电机变频调速能够实现无级调速功能,而且根据不同的负载类型,可以灵活地调节V与f的关系,满足各种场合的运用。
2 变频调速的应用
2.1变频调速在塑编设备挤出机中的应用塑编设备挤出机的种类很多,用途也多种多样,但它们的原理基本一样,即把塑料熔融挤出。
其工作原理为通过螺杆在机筒里旋转,经过固体输送、熔融输送、熔体输送三个环节后,熔体从机筒进入模头。如果是圆模头,熔体挤出模后被牵引、切割分丝,生产成扁丝,也可以吹膜。如是平模头,熔体挤出后被牵引,切割分丝,同样可以生产扁丝。也可以在挤出平模后和编织布、纸等涂模,生产复合布。挤出机的传动系统由调速电机、减速机、联轴节、机座、轴承等组成。它的作用是给螺杆提供稳定的转速和扭据,它为挤出机提供动力和传递扭矩。出于工艺的需求,对于挤出机的螺杆转速有两方面要求,一要求是无级调速,二是要有一定的调节范围,这样才能控制挤出量,以满足不同的原料和加工要求。由于挤出机在启动时其机头压力较大,那么在螺杆从静态到转动时候就需要一个加速的过程,螺杆速度会由慢逐步加快,因而需要调速器控制电机启动时低速平稳运行。在使用过程中,螺杆的压力和挤出机电机的速度也不是一成不变的,在一个工作周期内也存在波动,这在工艺上也是不允许的。这是因为这样一方面造成了动力的浪费,另一方面增加了料筒与螺杆之间的摩擦,产生了大量的热量,这就需要加装冷却风机,从而进一步浪费了能量。同时电机工作在低速的负载上时,功率因数低,电网的无功消耗也大。综合起来,传统的控制方式存在着能量浪费,最佳的工作方式还是采用变频调速方案,其具有负载变化响应快,短时过载能力强的特点,并可以精确控制螺杆的压力。以施耐德变频器ATV71为例,利用内置PID调节回路,实时地控制料筒内的熔体压力,在保证工作需要压力的情况下,大幅度降低了工作能耗,有效改善了电网的质量,并节省了无功功率。
2.2变频调速在牵伸辊上的应用
牵伸辊是塑编设备的重要组成部分,牵伸比的控制,决定着扁丝相对拉断力和断裂伸长率这两个重要指标的控制。同时,它也决定是否劈丝,线密度是否均匀等问题。牵伸比调节控制图如图1所示。
以图1为例,实现牵伸比就是在牵引辊和牵伸辊之间形成速差,使得扁丝在两辊之间拉伸,满足工艺的要求。为了保证产品的品质,需要牵伸辊和牵引辊电机具有很高的控制精度,并在同步升速降速时,具有良好的同步效果。变频调速系统是高效率和高性能的调速系统,完全满足工艺要求。
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