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伟创AC70变频器在炼胶机上的应用

供稿:深圳伟创电气有限公司 2013/9/5 9:25:14

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  • 关键词: 伟创 AC70
  • 摘要:开放式炼胶机简称开炼机或炼胶机,又称双辊捏炼机。它通过两个水平放置并以不同线速度相对回转的辊筒,将橡胶原材料进行剪切、挤压使其塑化、混合,制成符合生产加工要求的坯料。

 

一、开放式炼胶机简介

   开放式炼胶机简称开炼机或炼胶机,又称双辊捏炼机。它通过两个水平放置并以不同线速度相对回转的辊筒,将橡胶原材料进行剪切、挤压使其塑化、混合,制成符合生产加工要求的坯料。开炼机可供橡胶的塑炼、混炼、热炼和压片等,主要由辊筒、机架、轴承、调距装置、加热冷却系统、事故停车装置、润滑系统和电气控制系统等部分组成。

    其工作原理:开炼机的两个辊筒以不同的速度相对回转,当胶料加到辊筒上时,在被辊筒挤压的同时,由于摩擦力和粘附力的作用而被拉入两辊筒的间隙,胶料在间隙中受到强烈的挤压从而达到加工胶料的目的。从辊隙中排出的料片,由于两个辊筒表面温度和速度的差异而包覆在一个辊筒上面,后重新返回两辊间,这样多次反复,完成炼胶。二、炼胶机变频控制系统


 

该控制系统通过在炼胶机马达和工频电源之间加装伟创AC70变频器,同时在变频器控制面板上做一部分控制线路的连接,实现了对炼胶机的无级变频调速,实现了对炼胶机马达的平稳启动和速度可调。其反转功能端子能够方便实现在辊筒堵塞时电机反转退胶,操作简易。另外做一个工频切换备用电路,防止万一变频器发生故障不至影响工厂生产。 

三、伟创变频器在江苏某橡胶厂改造炼胶机的应用效果

    1、通过变频器的直流母线支撑电容可起到无功交换的作用,大大提高了设备的输入功率因数,而不必再另外购买功率因数补偿装置。

 

2、变频器实现了对电机的软启动,消除了工频启动对设备和电网的冲击,避免了对其他用电设备可能造成的跳闸故障,延长了机轴、齿轮、减速机、润滑系统、冷却部件等机械件的使用寿命,实现了更好的安全运行。

 

3、变频器的无级调速功能可根据实际生产需要方便设定辊筒的正反转,转速大小和加减速时间,使设备操作更加简易方便。伟创变频器具有行业内领先的自动转矩提升等电机控制性能,最大限度提高设备的工作效率,减少了电能的浪费。

 

4、AC70变频器具有欠电压、过电压、输入缺相、过电流检测、过载检测等多种检测保护功能,从而保证设备能够长期稳定安全运行。

 

5、关于在炼胶机上加装变频器后的节能效果

 

①功率因数补偿节能:无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,炼胶机马达电机的功率因数一般在0.7左右,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,cosφ一般大于0.9,功率因数提高后,变频器实际输入电流减小,从而减小了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗,同时减小了无功电流上串电网。

提高功率因数后,配电系统对单台电机补偿后的电流下降率为:

 
 上式,cosφ1为补偿前电动机的运行功率因数;      

      cos φ2为补偿后电动机的运行功率因数。
  
 配电系统对单台电机补偿后的损耗的下降率为:

 
 ②在运转过程中,AC70变频器使用节能运行功能可以根据负载状况自动计算最佳输出电压(在负载较轻时可以降低输出电压)供给负载以达到节能的效果。

通过实际监测,目前该炼胶机客户现场炼胶机实际运行电流普遍只有额定电流的50%~60%,负载率较低,使用节能运行功能可以实现一定的节能

 ③炼胶机属于恒转矩类负载,有:

 
 即电机的输入功率与转速的一次方成正比,采用变频调速后节省的功率为:
所以,节省的功率与系统调速前后的速差成正比,速差越大,节能越显著。


   在该炼胶机客户现场,我们发现炼胶机上料主要靠工人人工填料,中间存在炼胶机无料空转的时间,以炼胶机炼胶20秒,再空转4秒为例(此时炼胶机马达一直以工频50Hz运行):我们完全可以通过降低马达转速达到在这整个24秒时间里炼胶机均匀加工完等量的胶料而不至机器有空转的时间,即
    其中,V1为马达50Hz运行对应的辊筒的线速度,V2由于没有加工胶料,所以为零,这一段时间周期共24秒,经调速后的V3为马达运行41.7Hz对应的辊筒线速度,即我们通过变频器将马达转速设为41.7Hz,即可完成等量的生产量。


 

由此按理论计算,不计其他因素,单一就马达通过调速节能率在16%以上。实际上,使用变频器的节电率需要综合考虑包括功率因数改善部分的节能,通过调速和变频器内部的自动节能功能实现的节能,变频器本身只有很少部分的元器件工作损耗,现场实际节电率需要进行实际测量。

该橡胶厂共有70多台55KW~185KW开炼机、密炼机设备,据此我们根据经验可以粗略估算,所有炼胶机加装伟创AC70系列变频器进行工艺改造和节能,节电率约在8%~20%左右。按以往设备每年耗电2000万计算,改造后,每年可节约电费在150万~400万左右。

 

四、结束语

     目前,炼胶机(包括开炼机、密炼机及水冷控制系统等)改造工程项目分布广泛,数量众多,这为进行节能改造市场化应用奠定了基础前提。伟创电气作为国内一线高端变频器品牌,产品通过了国际CE认证,AC70系列DSP芯片采用国际上最先进的优化磁通电流矢量控制,自动转矩提升和自动载波性能国内领先,其高可靠性和高稳定性最大限度满足了橡胶行业客户的节能和工艺优化的要求。

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