優(yōu)利康（Yolico）變頻器在螺桿擠壓機(jī)上的應(yīng)用

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。螺桿擠壓機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)距負(fù)載，所以要求低頻轉(zhuǎn)距比較高。本文介紹應(yīng)用優(yōu)利康YD5000高性能電流矢量變頻器后螺桿擠壓機(jī)獲得的性能提高。
引言
螺桿擠壓機(jī)能夠?qū)⒏鞣N原料從一個(gè)鋼摸中擠壓出，可供擠壓的原料包括黏土、食品、金屬、化學(xué)原料和塑料。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。最常用的擠壓機(jī)為螺桿擠壓機(jī)，它被廣泛應(yīng)用于塑料和人造纖維的加工工業(yè)；原料通常以固體顆粒的形式加入到螺桿擠壓機(jī)中，經(jīng)過塑煉或融化過程后被螺桿擠壓到塑摸或噴絲頭。最終產(chǎn)品的形狀和尺寸由塑摸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。這種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)料截面到螺桿擠壓機(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摸。
直接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)
下圖所示裝置為直接傳動(dòng)式螺桿擠壓機(jī)，一臺(tái)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。一臺(tái)單螺桿擠壓機(jī)的速度通常為100rpm，而雙螺桿擠壓機(jī)可根據(jù)具體情的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，通常用于擠壓型材。
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)螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括：
不存在皮帶滑差
能效效率更高
機(jī)械部件更少
直接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的缺點(diǎn)是，難以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的減速比。
間接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)
如果電機(jī)和齒輪箱之間有一個(gè)皮帶連接，這種螺桿擠壓機(jī)為間接螺桿擠壓機(jī)。
間接傳動(dòng)螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：
便于調(diào)節(jié)減速比
易于安裝電機(jī)
減少了轉(zhuǎn)距波動(dòng)
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在傳統(tǒng)的螺桿擠壓機(jī)系統(tǒng)中，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)的電刷每六個(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)經(jīng)常需要清洗，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。
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
更多懂得機(jī)械裝置增加了磨損和發(fā)生故障的可能性
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)維護(hù)費(fèi)用更高，直流電機(jī)的最初成本也更高一些。
新標(biāo)準(zhǔn)
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)的水準(zhǔn)，而且交流變頻器也比較昂貴。但是近年來，由于電力電子和微處理器技術(shù)的發(fā)展，交流變頻系統(tǒng)在許多應(yīng)用中都表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)。
性能提高
配備優(yōu)利康YD5000變頻器的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可以提供和直流系統(tǒng)相同的性能和速度控制能力。在安裝了編碼器反饋的情況下，YD5000的速度控制精度為0.02%，這個(gè)性能已經(jīng)優(yōu)于大多數(shù)直流電機(jī)。
螺桿擠壓機(jī)螺桿的制動(dòng)轉(zhuǎn)距要求達(dá)到額定轉(zhuǎn)距的200~250%。所以在實(shí)際使用中變頻器的容量要放大一個(gè)等級(jí)。
更高的能量效率
交流系統(tǒng)中安裝了YD5000后，其效率比類似的直流系統(tǒng)要高出5%。這是因?yàn)榻涣麟姍C(jī)比直流電機(jī)有更高的效率。另外YD5000特有的節(jié)能功能，使電機(jī)在輕負(fù)載時(shí)降低輸出電壓，使電機(jī)工作在最佳工作狀態(tài)。
螺桿擠壓機(jī)運(yùn)行占用了工廠的大部分電能。與一個(gè)直流調(diào)速系統(tǒng)相比，YD5000產(chǎn)生的諧波電流失真要小的多（具有更高的功率因數(shù)），也就提高了能量效率。
更加適應(yīng)環(huán)境
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)的密封性比直流電機(jī)的要好的多，防護(hù)等級(jí)高得多，因此，交流系統(tǒng)的可靠性要高得多。
YD5000的特性
YD5000采用了一種通用變頻器的設(shè)計(jì)方案，這種變頻器可以控制任何機(jī)器或生產(chǎn)線上的所有操作，從開環(huán)V/F控制到閉環(huán)矢量控制
性能可靠的YD5000不僅可以智能化地顯示出用戶的操作和本身的運(yùn)行情況，還能在發(fā)出警報(bào)之前自行調(diào)整以盡量延長正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間
YD5000基于模塊化的開放式技術(shù)平臺(tái)，這使它具有優(yōu)異的適應(yīng)性和可控性
性能可靠的YD5000不僅可以智能化地顯示出用戶的操作和本身的運(yùn)行情況，還能在發(fā)出警報(bào)之前自行調(diào)整以盡量延長正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間
輸出回路采用晶體管IGBT（絕緣基極雙向晶體管）。和高載波頻率正弦波PWM方式，從電機(jī)發(fā)出的金屬聲大大減低。用變頻器拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，其噪音幾乎等同于商用電源。
以先進(jìn)技術(shù)的控制理論為基礎(chǔ)，真正的電流矢量控制變頻器。同時(shí)控制電機(jī)的一次電流及其相位，獨(dú)立控制磁場(chǎng)電流和力矩電流，磁場(chǎng)與力矩互不干涉，安指令控制力矩，實(shí)現(xiàn)了在極低速時(shí)的平滑運(yùn)行和高力矩高精度的力矩速度控制
準(zhǔn)確使用矢量控制功能，可使電機(jī)在低速甚至零速時(shí)實(shí)現(xiàn)150%的力矩輸出，自學(xué)習(xí)功能在矢量控制方式時(shí)有效，[電機(jī)的使用受到限制][電機(jī)參數(shù)的設(shè)定非常困難]那樣的問題用獨(dú)特的自學(xué)習(xí)功能已經(jīng)解決。
變頻器能自動(dòng)設(shè)定電機(jī)銘牌值范圍的電機(jī)參數(shù)。由此從變頻器專用電機(jī)到通用電機(jī)都可以進(jìn)行矢量控制運(yùn)行，電機(jī)可最大限度地發(fā)揮作用。
在這個(gè)示例中，螺桿擠壓機(jī)配備了一個(gè)編碼器反饋和一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)壓力過高時(shí)，這個(gè)壓力開關(guān)將停止螺桿擠壓機(jī)的運(yùn)行。變頻器工作在閉環(huán)矢量控制方式，在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下就能獲得額定轉(zhuǎn)距輸出，并且能準(zhǔn)確地控制速度。
在參數(shù)L6-02過力矩檢出值中可以設(shè)定螺桿擠壓機(jī)的最大轉(zhuǎn)距，如果螺桿擠壓機(jī)超過了這個(gè)轉(zhuǎn)距，一個(gè)警告或警報(bào)將在LCP上顯示，或通過輸出繼電器輸出，這樣就能有效的避免過載的發(fā)生。
總結(jié)：使用交流變頻器YD500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)距
更好的動(dòng)態(tài)性能
可以安裝在腐蝕性環(huán)境中
交流電機(jī)價(jià)格更為便宜
諧波電流失真小
交流系統(tǒng)更易與安裝和調(diào)試