近年來,變頻技術在各行業得到了迅猛的發展和廣泛的應用。變頻技術在擠出機成套設備、窯爐熱工設備上的應用日趨廣泛,為設備的精確運行以及窯爐熱工參數的適時調節、節能提供了技術保證。目前,根據設備運行精度的不同要求,無級調速方式主要有三種方法:①變頻調速+普通電機;②變頻器+調速電機;③變頻器+伺服電機。對一般控制精度要求的設備常采用變頻器配普通電機即可,其他兩種方式主要在控制精度要求較高的情況下應用。
變頻調速的特點及原理在擠出機、運坯皮帶、窯爐風機等設備上應用變頻器驅動電機及齒輪減速電機,它具有調速范圍廣、調速平滑度好、過載能力強(恒轉矩負載)、加減速時間短、噪聲低、振動小、壽命長,易于維護、對電網無沖擊、節能省電、經濟性好等優點。
制磚設備驅動電機變頻控制的基本原理由異步電機的旋轉原理可知,驅動電機的轉速公式:由此可知,電機轉速與頻率成正比關系,改變頻率即可平滑改變電機轉速。對于變頻器而言其頻率可在0~400Hz范圍內任意調整,因此,驅動電機轉速可在任意范圍內調整,制磚設備的變頻調速正是利用這一原理實現無級變速的。
變頻調速的電路構成變頻器在實際應用中需要和許多外接配件配合使用,如圖1所示,是一個完整的主電路。低壓斷路器QF和接觸器KM用于接通變頻器的電源;交流電抗器L和直流電抗器L用于改善功率因數,輸入濾波器Z和輸出輸出濾波器Z用于抗干擾,制動電阻R和制動單元Y用于能耗控制;由于變頻器有比較完善的電流過載保護功能,故進線側可不接熱繼電器,又因為變頻器內部有電子熱保護功能,故在只接一臺電動機的情況下可不接熱繼電器。
變頻技術在制磚機械上的應用由擠出機、坯體運送皮帶負載的機械特性可知它具有恒轉矩負載特性,其轉矩特點是:在不同轉速下負載阻轉矩基本恒定,即負載阻轉矩的大小與轉速n變化無關,其機械特性曲線如圖2A所示;其功率特點,由P=Tn/9550可知,負載功率P和轉拒T轉速n之間的關系是P/9550即,負載功率與轉速成正比,其功率曲線如圖2B所示。
擠出機應用變頻調速可實現擠出速度的任意調整,可滿足產量增減,尤其可滿足多種規格的坯體生產對擠出速度、產量的需求,調整方便快捷;坯體輸送機用變頻調速可實現準確定位均勻分縫,避免因分縫定位不準造成的夾坯困難,碼坯機、液壓擺渡頂車機應用變頻調速,可實現變速行走,而且起停平穩,并可實現重載慢速,輕載快速的雙速運行,進而提高了定位精度,減少了因陡然起停造成的對自動裝置沖擊。
空壓機應用變頻調速,通過PID功能的應用實現閉環控制,可保持儲氣罐壓力的穩定,減少了電動機的起停次數,工況得到改善。在飽和或過飽喂料時,擠出的泥條分層嚴重,而較為疏松的喂料則很少有分層現象的產生,并能最大程度地減少返泥現象。過飽喂料產生螺旋紋分層的主要原因是由于物料通過螺旋絞刀葉片時,物料從受料口到機口均勻流動擠出,物料本身的粘滯流動形成了同性層,在螺旋絞刀作用下,它們在同一段內以不同的線速度運動,即在物料層與層之間形成了剪切平面,水和空氣則集中于剪切平面和造成的微孔之中,這就形成了螺旋紋分層的制品。
疏松喂料之所以能提高制品質量,其主要原因是由于物料通過封閉泥缸內絞刀葉片時,必須達到并呈疏松狀態,而且能基本上平行向前推進,這可以避免泥料層分層剪切平面的產生,水和空氣勻布于原料各段之內。物料推進至脫離壓縮雙線或三線螺旋絞刀時,泥頂泥前進過程中,物料突然受壓,在推進正壓與壓縮機頭、機口、芯架形成的反壓的雙重作用下,擠壓出一定量的空氣,由高壓區向低壓區擴散,它可以通過輸送段較疏松狀態的泥料層排出。這樣就可以使泥料微粒界面接觸點增多,在保證毛細管勻布的情況下,增強了泥料的結合力。
總之,降阻推進的創新技術解決了四個問題:①減少了螺旋紋分層;②由于降阻推進原料,促使用電量下降;③排除物料內擠壓出的多余空氣,使制品內部顆粒結構得到改善,顆粒結構界面接觸點增多,提高了顆粒間的粘著力,也提高了產品的質量;④反壓后座力的減小,也就減少了機械設備事故的發生。
由功率特點可知,利用變頻調速調節離心風機風量,在所需風量相同的情況下,與傳統的調整風閘風閥來改變風量的方法比較,調節轉速的方法所消耗的功率較小,這也體現了變頻調速節能的優點。
結束語隨著變頻技術的普及,對傳統驅動方式進行變頻調速改造,在新產品設計時應用變頻調速進行設計優化來改善設備性能等等,都是企業亟待重視的事情。相信通過行業同仁的努力,變頻調速技術在行業內會得到廣泛的推廣和應用,屆時也會帶來顯著的社會效益和經濟效益。