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挤出机的变频节能改造
点击次数:730 发布时间:2016-05-07

 

 1.挤出机节能的可能性分析

    随着不同时间段,它的主油泵压力是变化的,而且起伏较大,这就存在节能的可能性,且潜力较大。所以挤出机一般节电率均可达20%~30%,甚至更大些。
    在未使用变频器的挤出机,其主泵压力调整是依靠压力卸荷阀来调节傍路油路的开度,来实现调压力的方式,这种主泵调压力方式,主泵的电动机转速不变,依傍路阀门开度来调节压力。实践证明节能是很小的,因此是不经济的运行方式,要采用变频器调速来调节主泵的转速,从而改变流量和压力是经济的运行方式(这时阀门的开度要全开),这就是挤出机主泵要采用变频器的原因所在,从而有较大幅度节电的道理。至于模具移动的动力源也是液压的,它有以下两种方法:
    (1)另配一台小功率的低压油泵。
    (2)由主泵分路经减压阀作动力源。
    对于各段时间的定位控制,常见有以下四种方法:
    (1)依靠移动平台的滑杆,用行程开关(小型的)。
    (2)依靠时间继电器定时控制(中型的)。
    (3)依靠PLC或单片机控制(大型的)。
    (4)利用变频器本身多段速度与时间的控制(中小型)。
    2.挤出机的变频节能方案
    1)单回路(纯变频)驱动控制(调节)系统
    5-27所示的是单回路控制调节方式。单回路(纯变频)驱动控制系统常用于装设数量较多的小型的挤出机改造,对于定型的挤出机也可用于新设备制造。
单回路控制调节方式
    5-27    单回路控制调节方式
    2)双回路(变频-工频)驱动控制(调节)系统
    双回路(变频-工频)驱动控制系统常用于装设数量较少的挤出机改造,如用于新设备制造,则可增加新设备的可靠性。常见的有两种方法,如图5-28(a)(b)所示。
    5-28(a)所示的是使用泛用型变频器、风机泵类(系列)变频器或通用矢量型变频器对挤出机进行变频节能改造的情况,这种方式需配置用来调速的压力信号的转换器(板)等,早期的对挤出机进行变频节能改造时及对功率大的塑胶机械进行变频节能改造时多有使用。
    5-28(b)所示的是使用专用型变频器或专用矢量型变频器对挤出机进行变频节能改造的情况,这种方式无需配置压力信号的转换器(板),但只能使用一些变频器厂家生产的塑胶专用型变频器。现在的对功率较小的挤出机进行变频节能改造时多有使用。
    3.大型挤出机变频改造特点
    1)变频器的选用
    大型挤出机变频改造中的变频器的选用与中小型挤出机有所不同。大型挤出机主回路中用来驱动主油泵的变频器一般可选用风机泵类(系列)变频器(因各厂家所生产的塑胶机械专用变频器的功率通常都较小)。根据一些使用经验及大型挤出机主油泵的负载特性可知,风机泵类变频器的性能良好、工作可靠、节电率高,一般均可以适应大型挤出机主油泵的要求。
    对于有些情况下风机泵类(系列)变频器对大型挤出机主油泵加/减速太快的适应性较差是,可以考虑将所选用风机泵类变频器放大一级,也可选用泛用型变频器。
    2)变频器控制方法简述
    大型挤出机主电路最好采用工频一变频双主回路方式,以确保即便是变频器出现故障,大型挤出机也可不间断工作,从而提高大型挤出机的运行可靠性。
    挤出机的控制采用挤出机专用的控制器(即专为挤出机开发的单片机控制系统),其压力设定和时序设定可按工艺条件人为给定,利用挤出机专用的控制器输出电量信号,控制压力比例调节阀,去调节主油泵的输出压力的大小。挤出机专用的控制器的输出是线性的电流量值,经电流量程标准器变换成标准信号((4~20) mA(0~10) V( DC)(0~ 20) mA等),直接加到变频器模拟信号输入端,从而改变变频器的输出频率,随即改变主油泵电动机的转速,达到调压、节电双重作用。
双回路(变频-工频)驱动控制系统
    5-28    双回路(变频-工频)驱动控制系统
    (a)调节方式一;(b)调节方式二。
    5-29所示的控制方法有简便可靠、控制调节方便、控制精确及可进行工频一变频运行方式的切换等特点。
    3)控制调节信号的切换
    在对大型挤出机进行变频改造时的控制调节存在两个问题:一是需将挤出机专用的控制器输出电量信号变换成标准信号,以供变频器调速使用;二是在大型挤出机主油泵使用变频调速方式运行时,需将大型挤出机的挤压机主油阀和挤压机托架油阀(油阀的名称可能在不同的机型上叫法不同)开到最大,使油路的节流损失降到最低,目的是让变频器发挥出最大的节电效果。图5-30示出了这种控制调节切换电路。
大型挤出机变频改造
    5-29    大型挤出机变频改造
控制调节切换电路
    5-30    控制调节切换电路
    5-30(a)中的R1R2是用来改变调节信号的输出电压的,其使用方法如下:
    (1)工频运行时,挤出机专用的控制器输出电量信号直接用于控制压力比例调节阀(或挤压机主油阀及挤压机托架油阀)的开度,来调节主油管压力的大小。此时的R1要调到最大输出(即电阻为零),R2则无用途。
    (2)变频运行时,因挤出机专用的控制器的输出的线性电流量值(信号)不能直接用于普通的风机泵类变频器(但可用于挤出机专用变频器),需通过电流量程标准器变换成标准信号后,再输送到变频器的模拟信号输入端,来调节变频器的输出频率。此时的R1的最大输出不能超过标准信号的规定,以满足变频器的需求;R2则应调节到与原控制最大调节信号(挤出机专用的控制器输出电量信号的最大值)相同的位置,用来将控制压力比例调节阀全开,可实现将油路的节流损失降低到最小的目的。
    5-30(b)中的K1K2为普通的中间继电器,其作用是用来转换变频一工频的运行方式和相应的调节信号(电路);SA为按钮选择开关,用来操作运行方式的转换。
    4)应注意的问题
    目前,随着变频器在各行各业的应用扩大,变频器的应用不仅仅是一台变频器对一台电动机的简单运行方式,实际使用中必须注意以下几点:
    (1)充分了解所选用的变频器的技术性能、使用要求、内部功能,发挥其特长。
    (2)充分了解被使用设备的工艺要求、技术性能、使用要求(包括负荷)等。
    (3)充分了解被改造设备的现有控制电路、液压油路、各种附件的功能,尽量以不改变或更动原有设备的零部件为原则,如何巧妙取得控制信号,实现现有设备与变频器的最简便的结合是十分重要。
    也有一些较早选用泛用型等变频器改造挤出机的单位曾屡试不成,还出现过变频器烧坏的情况,以致影响其生产。后采用塑胶机械专用型系列变频器,才改造成功。这说明,变频器的选型和相适应的电路设计是挤出机节能改造之关键所在,也是用户进行挤出机改造应注意的问题。
    总之,对大型挤出机应用变频器后,对主油泵电动机可实现较大幅度节电是行之有效的,实践证明这是个好的方案。
解决方案
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