一、概述

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

　　二、工作原理

　　根據(jù)所擠壓原料的種類和應(yīng)用情況，螺桿擠壓機有多種不同的型號和規(guī)格。最常用的螺桿擠壓機為單螺桿擠壓機，它被廣泛應(yīng)用于塑料和人造纖維的加工工業(yè)。螺桿擠壓機能夠?qū)⒏鞣N原料從一個鋼模中擠壓出，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中，經(jīng)過塑煉或融化過程后被螺桿擠壓到塑?；驀娊z頭。最終產(chǎn)品的形狀和尺寸由塑?；驀娊z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，它可以應(yīng)用于塑料加工工業(yè)。原料從進料截面入螺桿擠壓機后，旋轉(zhuǎn)的螺桿將原料推送到壓縮截面。在這個部分壓力會逐漸增大，顆粒間的摩擦力將對原料進行塑煉，液態(tài)原料經(jīng)過計量界面后被擠壓出塑模。

　　三、系統(tǒng)配置

　　1、原系統(tǒng)特點

　　如果電機和齒輪箱之間是直接耦合的，這種螺桿擠壓機為直接傳動螺桿擠壓機，如下圖：

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

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

　　直接傳動螺桿擠壓機的優(yōu)點包括:

　　●不存在皮帶滑差

　　●能量效率更高

　　●機械部件更少

　　直接傳動螺桿擠壓機的缺點是(更)難于調(diào)節(jié)產(chǎn)品的減速比。

　　如果電機和齒輪箱之間由一個皮帶連接，這種螺桿擠壓機為間接傳動螺桿擠壓機。

　　間接傳動螺桿擠壓機的優(yōu)點在于:

　　●便與調(diào)節(jié)減速比

　　●易于安裝電機

　　●減少了轉(zhuǎn)矩波動

　　間接傳動螺桿擠壓機的缺點在于

　　●存在皮帶滑差

　　●皮帶會造成一定的能量損失

　　●更多的機械裝置增加了磨損和發(fā)生故障的可能性。

　　2、技術(shù)改進

　　在幾年前，變頻器的電力電子器件還無法使交流電機的軸輸出性能達到直流電機的水平，而且交流電機也更為昂貴。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。配備ALPHA 6000變頻器的交流電機可以提供和直流電機相同的性能和速度控制功能。

　　3、接線圖

　　四、系統(tǒng)優(yōu)點

　　1、更高的能量效率:

　　螺桿擠壓機運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%。這是因為高質(zhì)量的交流電機比直流電機具有更高的效率，另外ALPHA6000控制系統(tǒng)與一個直流調(diào)速器相比，具有更高的功率因數(shù)。電機采用軟啟動，減少了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，因此就不需要更大的變壓器和電纜。

　　2、準確的速度控制

　　經(jīng)過變頻改造后的系統(tǒng)能根據(jù)產(chǎn)品工藝要求準確的進行速度控制。ALPHA6000變頻器在控制一個感應(yīng)電機的過程中為其提供可變的頻率及與之相匹配的電壓。如果電機的負載發(fā)生了變化，它的磁化強度也會改變，因此它的速度也會跟著發(fā)生變化?？刂葡到y(tǒng)會保持對電流的測量并根據(jù)一個電機模型計算出所需的電壓。這樣就可以保證在各種條件下電機的頻率和電壓都能夠達到最理想的狀態(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，電機也達到了其最佳性能。

　　3、完善的保護功能

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

　　4、更低的故障率

　　由于螺桿擠壓機所在的工廠通常都具有腐蝕性氣體、高溫和很多粉塵，所以電機必須能夠抵抗環(huán)境的各種影響。交流電機與直流電機相比更能抵抗腐蝕性環(huán)境的影響。在一個腐蝕性環(huán)境中直流電機通常需要更多地維護，因為油、粉塵和化學(xué)蒸汽都會對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變頻器在低頻時在每次生產(chǎn)前的調(diào)試創(chuàng)造了條件

　　●準確的速度控制，甚至在低速狀態(tài)也能實現(xiàn)。

　　●接收信號后電機可迅速達到額定轉(zhuǎn)矩輸出。

　　●對階躍負載有很好的補償

　　●可以控制正常操作和限電流操作之間的轉(zhuǎn)換

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

　　●可適用各種電機。

　　●可以限制軸轉(zhuǎn)矩，從而保護螺桿擠壓機螺桿。

　　●全保持轉(zhuǎn)矩(閉環(huán))。

　　螺桿擠壓機系統(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。

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

　　由于螺桿擠壓機本身性能具有一定的局限，所以很難獲得一個穩(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上安裝一個齒輪泵，泵可以安裝在螺桿擠壓機和塑模之間。泵的速度可以通過變頻器進行精確控制。

　　在螺桿擠壓機中，塑料顆?；蚍勰┩ㄟ^給料斗加入到進料截面。變頻器可以控制這個給料斗，從而使原料均勻地從給料斗流入到進料截面。

　　使用交流變頻器的全部優(yōu)點

　　●減少維護過程

　　●節(jié)約能源

　　●提高交流電機效率

　　●提高啟動轉(zhuǎn)矩

　　●更好的動態(tài)性能

　　●可以安裝在腐蝕性環(huán)境中(氣體、粉塵等等)

　　●交流電機價格更為便宜

　　●諧波電流失真小