橡胶机械专用变频器在密炼机上的应用

密炼机是轮胎行业炼胶生产中一种对过载和稳速精度要求较高的重要设备。目前的密炼机电机驱动中,主要以直流调速系统为主。在满足密炼机负载要求和动态特性的同时,提出低压变频器驱动方案。目前在密炼机的生产过程中，电机一直处于额定转速下运行（工频50HZ）。而实际生产工艺中，很多场合下都可以降低转速运行，这样就白白浪费了很多电能。



密炼机的工作原理：

密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度急剧上升，粘度降低，增加了橡胶在配合剂表面的湿润性，使橡胶与配合剂表面充分接触。配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的橡胶包围，稳定在破碎状态。同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度。由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多，炼胶温度高，使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。

密炼机工作过程简介：

目前在密炼机的生产过程中，电机一直处于额定转速下运行（工频50HZ）。而实际生产工艺中，其工作特性可分为：加料—>生料—>熟料—>卸（待）料等过程。

该设备采用安邦信AM300系列变频器，可自动检测各生产工艺阶段电机工作电流，然后将检测到的电流转换为可以控制节能器的模拟信号，从而获得相应工艺阶段所需的实际工作速度。即可获得较大的节能空间。

以目前电机功率较大的（315KW）,且工作周期较短的密炼机电机举例说明：（现场实测）

一、加料50S50HZ“S”表示秒

二、加工（生料期）60S50HZ

三、熟料期60S50HZ

四、卸料期（待料期）30S50HZ

整个生产周期为200S，电机始终工作在50HZ，处于高耗能状态下。

用安邦信AM300系列变频器后，即可在不影响生产效率的前提下，对电机速度作如下调整：

一、加料50S50HZ

二、加工（生料期）60S50HZ

三、熟料期60S前40S工作在50HZ后20S工作在40HZ

四、卸料期（待料期）30S40HZ

以上调整可根据现场情况作适当调整。

变频器工作在40HZ时，则会有比较明显的节电效果。电机工作在40HZ的时间占整个工作周期的50/200=25%，据保守估计密炼机的节能效果在10%左右。

密炼机的变频改造：

密炼机的功能是将混合粉或回料，经加热两条转子不停滚压达到胶化的机械。该设备的工作流程为，先将加原料进行密炼，原料加工好后卸料，过一段时间后再装料，此间电机只有在加料后到卸料时作功，电机在卸料后和下次装料前是不做功的，而电机在整个过程中却一直运转，电机在卸料后和下次装料前就浪费了大量电能。

变频节能改造方案：通过变频器控制电机，在加工时电机50HZ全速运转，在不加工时降低变频器频率，让变频器工作在35HZ(运行频率可自定义），降低电机的转速，从而达到节能的目的。

为了该设备在节能改造后达到操作简单，采用以下控制方法：该设备在加料后由于负载变大，电机电流会上升，在待机时负载变小，电流会下降（保持在空载电流的范围）。通过此特性，利用变频器本身的电流检测功能来决定变频器的转速。
将变频器的A1V端子和AI2端子端接，A1V端子功能为变频器输出电流模拟信号（0-10V对应0-额定电流值）。通过现场观察，变频器在空载时电流为200A此时A1V输出为4V（可根据现场情况适当调整）。加料后电流大于200A。此时只需让AI2端子电压0-4V时对应输出频率为35HZ（可设置下限频率为35HZ），AI2端子电压4-10V时输出频率基本为50HZ，AIV靠负载电流的大小来决定模拟输出信号的大小，AI2靠A1V的模拟输出信号的变化来控制变频器的输入频率，从而达到改变电机转速的目的，详细参数见附图。

（注：为避免电流在设定的临界点上下波动，导致变频器输入频率在35HZ和50HZ变化，变频器在不断加减速，需变频器加减速时间将加长，AI2端子的滤波时间加长，让变频器运行速度变化更加平滑）。


参数调整依据现场情况定。


结束语：
变频器在密炼机上的应用不仅达到了节能的效果，还有效的降低了启动时对电网的大电流冲击，减轻启动时对设备的冲击，加上变频器完全可靠的保护功能，有效的延长了设备的使用寿命。