概述

 

　　在塑料和人造纤维的加工过程中，螺杆挤压机有着非常广泛的应用。螺杆挤压机属于恒转距负载，所以要求低频转距比较高。本文介绍应用易驱ED5000高性能电流矢量变频器后螺杆挤压机获得的性能提高。

 

　　引言

 

　　螺杆挤压机能够将各种原料从一个钢摸中挤压出，可供挤压的原料包括黏土、食品、金属、化学原料和塑料。根据所挤压原料的种类和应用情况，螺杆挤压机有多种不同的型号和规格。最常用的挤压机为螺杆挤压机，它被广泛应用于塑料和人造纤维的加工工业；原料通常以固体颗粒的形式加入到螺杆挤压机中，经过塑炼或融化过程后被螺杆挤压到塑摸或喷丝头。最终产品的形状和尺寸由塑摸或喷丝头的情况决定。代表产品包括：塑料吹膜、塑料管、塑料型材和人造纺织纤维。这种装置是一种典型的螺杆挤压机，它可以应用于塑料加工工业。原料从进料截面到螺杆挤压机后，旋转的螺杆将原料推送到压缩截面。在这个部分压力会逐渐增大，颗粒间的摩擦力将对原料进行塑炼。液态原料经过计量界面后被挤压出塑摸。

 

　　直接传动螺杆挤压机

 

　　一台螺杆挤压机可以有一个螺杆?(单螺杆挤压机)，或多个螺杆。单螺杆挤压机在塑料加工中的应用最为广泛。一台单螺杆挤压机的速度通常为100rpm，而双螺杆挤压机可根据具体情的情况选择速度的高低。

 

　　高速双螺杆挤压机主要用于挤压两种原料的混合物，此时速度大约为：200-500rpm;低速双螺杆挤压机的速度大约为10-40rpm，通常用于挤压型材。

 

　　如果电机和齿轮箱之间是直接耦合的，这种螺杆挤压机为直接传动螺杆挤压机，如下图。直接传动螺杆挤压机的优点包括： 不存在皮带滑差、能效效率更高、机械部件更少。

 

　　直接传动螺杆挤压机的缺点是：难以调节产品的减速比。

 

　　间接传动螺杆挤压机

 

　　如果电机和齿轮箱之间有一个皮带连接，这种螺杆挤压机为间接螺杆挤压机。

 

　　间接传动螺杆挤压机的优点为：便于调节减速比、易于安装电机、减少了转距波动。

 

　　传统结构

 

　　在传统的螺杆挤压机系统中，螺杆由直流电机驱动。在直接传动情况下螺杆直接由齿轮箱驱动；在间接传动情况下，螺杆由皮带和牵引盘驱动。传统的直流电机本身存在着一定的缺点：例如直流电机的电刷每六个月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机经常需要清洗，有时甚至还需要从车间外为直流电机通入洁净的冷却空气。

 

　　间接传动螺杆挤压机的缺点在于：存在皮带滑差、皮带会造成一定的能量损失、更多懂得机械装置增加了磨损和发生故障的可能性、而直流电机最大的弊端是噪音过大、电刷打火、转子污染、电机温度过高，排气不充分和电机震动。因此使用直流电机的螺杆挤压机维护费用更高，直流电机的最初成本也更高一些。

 

　　新标准

 

　　技术改进

 

　　在几年前，变频器的电力电子器件还无法使交流电机的轴输出性能达到直流电机的水准，而且交流变频器也比较昂贵。但是近年来，由于电力电子和微处理器技术的发展，交流变频系统在许多应用中都表现出了一定的优势。

 

　　性能提高

 

　　配备易驱ED5000变频器的交流变频调速系统可以提供和直流系统相同的性能和速度控制能力。在安装了编码器反馈的情况下，ED5000的速度控制精度为0.02%，这个性能已经优于大多数直流电机。

 

　　螺杆挤压机螺杆的制动转距要求达到额定转距的200~250%。所以在实际使用中变频器的容量要放大一个等级。

 

　　更高的能量效率

 

　　交流系统中安装了ED5000后，其效率比类似的直流系统要高出5%。这是因为交流电机比直流电机有更高的效率。另外ED5000特有的节能功能，使电机在轻负载时降低输出电压，使电机工作在最佳工作状态。

 

　　螺杆挤压机运行占用了工厂的大部分电能。与一个直流调速系统相比，ED5000产生的谐波电流失真要小的多（具有更高的功率因数），也就提高了能量效率。

 

　　更加适应环境

 

　　由于螺杆挤压机所在的工厂通常都具有腐蚀性气体、高温和很多粉尘，所以电机必须能够抵抗环境的各种影响。交流电机的密封性比直流电机的要好的多，防护等级高得多，因此，交流系统的可靠性要高得多。

 

　　ED5000的特性

 

　　ED5000采用了一种通用变频器的设计方案，这种变频器可以控制任何机器或生产线上的所有操作，从开环V/F控制到闭环矢量控制

 

　　性能可靠的ED5000不仅可以智能化地显示出用户的操作和本身的运行情况，还能在发出警报之前自行调整以尽量延长正常运转时间

 

　　ED5000基于模块化的开放式技术平台，这使它具有优异的适应性和可控性

 

　　性能可靠的ED5000不仅可以智能化地显示出用户的操作和本身的运行情况，还能在发出警报之前自行调整以尽量延长正常运转时间

 

　　输出回路采用晶体管IGBT（绝缘基极双向晶体管）。和高载波频率正弦波PWM方式，从电机发出的金属声大大减低。用变频器拖动三相异步电动机时，其噪音几乎等同于商用电源。

 

　　以先进技术的控制理论为基础，真正的电流矢量控制变频器。同时控制电机的一次电流及其相位，独立控制磁场电流和力矩电流，磁场与力矩互不干涉，安指令控制力矩，实现了在极低速时的平滑运行和高力矩高精度的力矩速度控制

 

　　准确使用矢量控制功能，可使电机在低速甚至零速时实现150%的力矩输出，自学习功能在矢量控制方式时有效，[电机的使用受到限制][电机参数的设定非常困难]那样的问题用独特的自学习功能已经解决。

 

　　变频器能自动设定电机铭牌值范围的电机参数。由此从变频器专用电机到通用电机都可以进行矢量控制运行，电机可最大限度地发挥作用。

 

　　在这个示例中，螺杆挤压机配备了一个编码器反馈和一个压力开关，当压力过高时，这个压力开关将停止螺杆挤压机的运行。变频器工作在闭环矢量控制方式，在低转速状态下就能获得额定转距输出，并且能准确地控制速度。

 

　　在参数L6-02过力矩检出值中可以设定螺杆挤压机的最大转距，如果螺杆挤压机超过了这个转距，一个警告或警报将在LCP上显示，或通过输出继电器输出，这样就能有效的避免过载的发生。

 

　　总结：

 

　　使用交流变频器YD500的全部优点

 

　　减少维护过程、节约能源、提高交流电机效率、提高启动转距、更好的动态性能、可以安装在腐蚀性环境中、交流电机价格更为便宜、谐波电流失真小、交流系统更易与安装和调试。