一、概述

　　在塑料和人造纖維的加工過程中，螺桿擠壓機(jī)有著非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的螺桿擠壓機(jī)系統(tǒng)，螺桿由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在直接傳動(dòng)情況下螺桿直接由齒輪箱驅(qū)動(dòng)，在間接傳動(dòng)情況下，螺桿由皮帶和牽引盤驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的直流電機(jī)本身存在著一定的缺點(diǎn)：例如直流電機(jī)的電刷每6個(gè)月就要更換一次，在多粉塵或腐蝕性環(huán)境中直流電機(jī)需要經(jīng)常清洗，有時(shí)甚至還需要從車間外為直流電機(jī)通入潔凈的冷卻空氣。而直流電機(jī)最大的弊端是噪音過大、電刷打火、轉(zhuǎn)子污染、電機(jī)溫度過高、排氣不充分和電機(jī)震動(dòng)。因此使用直流電機(jī)的螺桿擠壓機(jī)制造成本較高，維護(hù)費(fèi)用更高。應(yīng)用ALPHA6000變頻器后螺桿擠壓機(jī)性能獲得很大提高。

　　二、工作原理

　　根據(jù)所擠壓原料的種類和應(yīng)用情況，螺桿擠壓機(jī)有多種不同的型號(hào)和規(guī)格。最常用的螺桿擠壓機(jī)為單螺桿擠壓機(jī)，它被廣泛應(yīng)用于塑料和人造纖維的加工工業(yè)。螺桿擠壓機(jī)能夠?qū)⒏鞣N原料從一個(gè)鋼模中擠壓出，可供擠壓的原料包括粘土、食品、金屬、化學(xué)原料和塑料，原料通常以固體顆粒的形式被加入到螺桿擠壓機(jī)中，經(jīng)過塑煉或融化過程后被螺桿擠壓到塑模或噴絲頭。最終產(chǎn)品的形狀和尺寸由塑模或噴絲頭的情況決定。代表產(chǎn)品包括:塑料吹膜、塑料管、塑料型材和人造紡織纖維。下圖的裝置是一種典型的螺桿擠壓機(jī)，它可以應(yīng)用于塑料加工工業(yè)。原料從進(jìn)料截面入螺桿擠壓機(jī)后，旋轉(zhuǎn)的螺桿將原料推送到壓縮截面。在這個(gè)部分壓力會(huì)逐漸增大，顆粒間的摩擦力將對(duì)原料進(jìn)行塑煉，液態(tài)原料經(jīng)過計(jì)量界面后被擠壓出塑模。

　　三、系統(tǒng)配置

　　1、原系統(tǒng)特點(diǎn)

　　如果電機(jī)和齒輪箱之間是直接耦合的，這種螺桿擠壓機(jī)為直接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)，如下圖：

　　直接傳動(dòng)式螺桿擠壓機(jī)可以有一個(gè)螺桿(單螺桿擠壓機(jī))或多個(gè)螺桿。單螺桿擠壓機(jī)在塑料加工中的應(yīng)用最為廣泛。一個(gè)單螺桿擠壓機(jī)的速度通常為100rpm，而雙螺桿擠壓機(jī)可以根據(jù)具體的應(yīng)用情況選擇速度的高低。

　　高速雙螺桿擠壓機(jī)主要用于擠壓兩種原料的混合物，此時(shí)速度大約為200-500rpm;低速雙螺桿擠壓機(jī)的速度大約為10-40rpm，常用于擠壓型材。

　　直接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括:

　　●不存在皮帶滑差

　　●能量效率更高

　　●機(jī)械部件更少

　　直接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的缺點(diǎn)是(更)難于調(diào)節(jié)產(chǎn)品的減速比。

　　如果電機(jī)和齒輪箱之間由一個(gè)皮帶連接，這種螺桿擠壓機(jī)為間接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)。

　　間接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于:

　　●便與調(diào)節(jié)減速比

　　●易于安裝電機(jī)

　　●減少了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)

　　間接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的缺點(diǎn)在于

　　●存在皮帶滑差

　　●皮帶會(huì)造成一定的能量損失

　　●更多的機(jī)械裝置增加了磨損和發(fā)生故障的可能性。

　　2、技術(shù)改進(jìn)

　　在幾年前，變頻器的電力電子器件還無法使交流電機(jī)的軸輸出性能達(dá)到直流電機(jī)的水平，而且交流電機(jī)也更為昂貴。但是近年來，由于電力電子和微處理器技術(shù)的發(fā)展，交流系統(tǒng)在許多應(yīng)用中都表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)。配備ALPHA 6000變頻器的交流電機(jī)可以提供和直流電機(jī)相同的性能和速度控制功能。

　　3、接線圖

　　四、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　1、更高的能量效率:

　　螺桿擠壓機(jī)運(yùn)行占用了工廠的大部分電能。交流系統(tǒng)中安裝了ALPHA6000變頻器后，其效率比類似的直流系統(tǒng)要高出5%。這是因?yàn)楦哔|(zhì)量的交流電機(jī)比直流電機(jī)具有更高的效率，另外ALPHA6000控制系統(tǒng)與一個(gè)直流調(diào)速器相比，具有更高的功率因數(shù)。電機(jī)采用軟啟動(dòng)，減少了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，因此就不需要更大的變壓器和電纜。

　　2、準(zhǔn)確的速度控制

　　經(jīng)過變頻改造后的系統(tǒng)能根據(jù)產(chǎn)品工藝要求準(zhǔn)確的進(jìn)行速度控制。ALPHA6000變頻器在控制一個(gè)感應(yīng)電機(jī)的過程中為其提供可變的頻率及與之相匹配的電壓。如果電機(jī)的負(fù)載發(fā)生了變化，它的磁化強(qiáng)度也會(huì)改變，因此它的速度也會(huì)跟著發(fā)生變化。控制系統(tǒng)會(huì)保持對(duì)電流的測量并根據(jù)一個(gè)電機(jī)模型計(jì)算出所需的電壓。這樣就可以保證在各種條件下電機(jī)的頻率和電壓都能夠達(dá)到最理想的狀態(tài)，在低速狀態(tài)下同樣也可以獲得額定轉(zhuǎn)矩和精確的速度控制，電機(jī)也達(dá)到了其最佳性能。

　　3、完善的保護(hù)功能

　　這套系統(tǒng)可以在整個(gè)速度范圍內(nèi)都可以提供可靠的軸轉(zhuǎn)矩保護(hù)，包括弱磁范圍，從而保護(hù)螺桿擠壓機(jī)螺桿。在電網(wǎng)電壓非正常時(shí)系統(tǒng)能提供過壓、欠壓、缺相保護(hù)。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)過流、過載時(shí)變頻器能提供快速保護(hù)，從而有效保護(hù)電機(jī)。

　　4、更低的故障率

　　由于螺桿擠壓機(jī)所在的工廠通常都具有腐蝕性氣體、高溫和很多粉塵，所以電機(jī)必須能夠抵抗環(huán)境的各種影響。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比更能抵抗腐蝕性環(huán)境的影響。在一個(gè)腐蝕性環(huán)境中直流電機(jī)通常需要更多地維護(hù)，因?yàn)橛汀⒎蹓m和化學(xué)蒸汽都會(huì)對(duì)換向片和電刷造成不利影響。

　　5、更好地滿足生產(chǎn)工藝要求

　　配有ALPHA6000變頻器的螺桿擠壓機(jī)能根據(jù)擠壓產(chǎn)品的工藝要求自由調(diào)速。由于ALPHA6000變頻器在低頻時(shí)在每次生產(chǎn)前的調(diào)試創(chuàng)造了條件

　　●準(zhǔn)確的速度控制，甚至在低速狀態(tài)也能實(shí)現(xiàn)。

　　●接收信號(hào)后電機(jī)可迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩輸出。

　　●對(duì)階躍負(fù)載有很好的補(bǔ)償

　　●可以控制正常操作和限電流操作之間的轉(zhuǎn)換

　　●在整個(gè)速度范圍內(nèi)都可以提供可靠的轉(zhuǎn)矩保護(hù)，包括弱磁范圍。

　　●可適用各種電機(jī)。

　　●可以限制軸轉(zhuǎn)矩，從而保護(hù)螺桿擠壓機(jī)螺桿。

　　●全保持轉(zhuǎn)矩(閉環(huán))。

　　螺桿擠壓機(jī)系統(tǒng)的其它應(yīng)用

　　變頻器的控制功能還包括溫度控制、泵控制和給料控制。

　　在整個(gè)生產(chǎn)過程中必須要對(duì)螺桿擠壓機(jī)的溫度進(jìn)行正確的控制，溫度控制一般都是通過風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)的。如果把溫度傳感器的信號(hào)作為變頻器的一個(gè)反饋信號(hào)，用戶就可以將溫度控制在一個(gè)設(shè)定的值。

　　由于螺桿擠壓機(jī)本身性能具有一定的局限，所以很難獲得一個(gè)穩(wěn)定的輸出。提高輸出穩(wěn)定性的最好方法是在螺桿擠壓機(jī)上安裝一個(gè)齒輪泵，泵可以安裝在螺桿擠壓機(jī)和塑模之間。泵的速度可以通過變頻器進(jìn)行精確控制。

　　在螺桿擠壓機(jī)中，塑料顆粒或粉末通過給料斗加入到進(jìn)料截面。變頻器可以控制這個(gè)給料斗，從而使原料均勻地從給料斗流入到進(jìn)料截面。

　　使用交流變頻器的全部優(yōu)點(diǎn)

　　●減少維護(hù)過程

　　●節(jié)約能源

　　●提高交流電機(jī)效率

　　●提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

　　●更好的動(dòng)態(tài)性能

　　●可以安裝在腐蝕性環(huán)境中(氣體、粉塵等等)

　　●交流電機(jī)價(jià)格更為便宜

　　●諧波電流失真小