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1 引言
中國2004年塑料制品的增長仍達12％，塑料樹脂銷量增長達10.1％，塑料機械銷量增長10.6％，但是塑料原材料和鋼材價格的不斷攀升給塑料加工業(yè)以及塑機行業(yè)帶來了嚴(yán)峻的考驗，進一步提高擠出機械的精密度和質(zhì)量是塑料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
2 擠出機概述
塑料通過擠出機塑化成均勻的熔體，并在塑化中建立的壓力作用下，并使螺桿連續(xù)地定溫，定量，定壓地擠出機頭。大部份熱塑性塑料均采用此方法，螺桿擠出機有多種不同的型號和規(guī)格，最常用的擠出機就是螺桿擠出機。
3 傳統(tǒng)擠出機傳動的特點
3.1 擠出成型設(shè)備的組成部分
一臺擠出設(shè)備通常由主機(擠出機)、輔機及其控制系統(tǒng)組成。通常這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機組。
(1) 主機
一臺擠出機主機由擠壓、傳動、加熱冷卻三部分系統(tǒng)組成;
擠壓系統(tǒng)主要由螺桿和機桶組成，是擠出機的關(guān)鍵部分;
傳動系統(tǒng)中起作用是驅(qū)動螺桿，要保證螺桿在工作過程中具備所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速;
加熱冷卻系統(tǒng)主要來保證物料和擠壓系統(tǒng)在成型加工中的溫度控制。
(2) 輔機
擠出設(shè)備輔機的組成根據(jù)制品的種類而定。一般說來，輔機由劑透定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置以及制品的卷取或堆放裝置等部分組成。
3.2 控制系統(tǒng)
擠出機的控制系統(tǒng)主要由電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成，其主要作用為:
(1) 控制主、輔機的拖動電機，滿足工藝要求所需的轉(zhuǎn)速和功率，并保證主、輔機能協(xié)調(diào)地運行;
(2) 控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質(zhì)量;
(3) 實現(xiàn)整個機組的自動控制。
3.3 精密擠出機傳動的特點
要有能跟直流系統(tǒng)相媲美的大轉(zhuǎn)矩特性，而且在速度變化的情況下也能保持轉(zhuǎn)矩的連續(xù)特性，否則會造成擠出的產(chǎn)品有瑕疵，增加產(chǎn)品的次品率。
要求變頻器的控制精度高，起碼要求萬分之五以上，才能維持為此高精度的恒定壓力。
3.4 V/F變頻器的缺陷
以往使用V/f控制型變頻器，由于要考慮負載的啟動轉(zhuǎn)矩，要設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩提升值，如果轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置過高，在低頻輕載時會勵磁太大，容易引起電機嚴(yán)重發(fā)熱，影響到設(shè)備的穩(wěn)定運行，甚至燒毀電機。如果不設(shè)定應(yīng)的轉(zhuǎn)矩提升值，則又無法滿足擠出機械對轉(zhuǎn)矩的要求，造成擠出的產(chǎn)品有瑕疵，增加產(chǎn)品的次品率。
3.5 傳統(tǒng)螺桿擠出機的控制
(1) 在傳統(tǒng)的螺桿擠出機系統(tǒng)中，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。
(2) 間接傳動螺桿擠出機的缺點在于:存在于皮帶滑差，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。而直流電機最大的弊端噪音過大，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出機維護費用更高，直流電動機的最初成本也更高一些。
(3) 變頻器在精密擠出機上的的應(yīng)用
附圖 精密擠出機變頻器電氣接線圖
采用高精度的電位器進行對螺桿驅(qū)動電機進行調(diào)速,為滿足控制精度的要求，在電機側(cè)加裝旋轉(zhuǎn)編碼器，實現(xiàn)變頻器的高精度、大力矩控制。
4 變頻器在大功率擠出機上的的應(yīng)用優(yōu)勢
變頻器用于擠出設(shè)備, 有高質(zhì)量的運行特性，這是因矢量控制型變頻器本身可提供的良好的產(chǎn)品性能決定的。
采用高性能電流矢量控制和磁通矢量控制，不但徹底克服了通用型變頻器低頻轉(zhuǎn)矩差，控制精度不高的缺陷，而且處理器提供更高更快速頻率響應(yīng)。
(1) 高性能變頻器內(nèi)置的處理器，提供高控制精度、快響應(yīng)頻率及好的動性能。擠出機的工藝要求主要是控制出口的壓力恒定，設(shè)備在剛開始工作時，進行轉(zhuǎn)速控制，在達到需求壓力時，要切換為壓力控制。切換過程應(yīng)該無沖擊，需要變頻器高的控制精度，來接應(yīng)壓力信號。
(2) 矢量控制提供低頻時高扭矩輸出
采用矢量控制型變頻器，使用自學(xué)習(xí)功能可觀測電機參數(shù)，建立交流電機的直流模型，獲得跟直流電機相媲美的特性，0Hz附近獲得200%的啟動扭矩，不但能保證電機在低頻時良好的輸出特性，而且在1:100(1:100Hz)的速度變化下也能保證100%的連續(xù)轉(zhuǎn)矩。
(3) 矢量控制型變頻器具有轉(zhuǎn)矩限定和轉(zhuǎn)差補償功能，轉(zhuǎn)速控制精度在有速度反饋的情況下高達萬分之二，使擠出機械的壓力得到更精確的控制。
(4) 自動節(jié)能控制，持續(xù)優(yōu)化電機效率
擠出機的主驅(qū)動電機主要通過平行軸斜齒輪減速器減速后帶動螺桿轉(zhuǎn)動，在基頻以下改變運行速度時為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。
采用變頻器具有自動節(jié)能控制功能，能根據(jù)負載情況自動調(diào)整電壓，使電機運行在最高效率狀態(tài)下，比市場上的通用型變頻器節(jié)電率增加10%以上。
5 結(jié)束語
采用高性能矢量變頻器使用在精密擠出機上，不僅節(jié)省了電能，更為重要的是改善了工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強了產(chǎn)品的競爭力。
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