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首頁(yè) - 張力控制
偉創(chuàng)AC60在塑料彩條布生產(chǎn)線中的應(yīng)用

發(fā)布者: 凱優(yōu)    時(shí)間:2/8/2023 11:36:51 AM

一、引言
       塑料彩條布作為一種塑料制品,廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、包裝、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。它主要以丙烯、聚乙烯為原料,經(jīng)加熱、擠出、刮絲、收卷、編織、涂膜等工序后形成產(chǎn)品。揭陽(yáng)雙鳳復(fù)膜廠主要生產(chǎn)各種規(guī)格彩條布,本文以其彩條布生產(chǎn)線為例,講述其主要生產(chǎn)工藝過(guò)程和生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及相應(yīng)的工作原理,并以偉創(chuàng)AC60系列變頻器為例,詳細(xì)介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在彩條布生產(chǎn)線中的應(yīng)用。
 
二、彩條布的生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備

      塑料彩條布主要是以丙烯、聚乙烯為原料,經(jīng)螺桿擠出機(jī)擠出成塑料薄膜,塑料薄膜經(jīng)刮絲、加熱牽伸、回縮定型后由收卷機(jī)收卷成錠子,通過(guò)圓織機(jī)將絲線編織成彩條胚布后,送涂膜機(jī)進(jìn)上膠涂覆處理,以提高塑料彩條布的強(qiáng)度、耐磨性和防水性能,其生產(chǎn)工藝流程如圖(1)示:

三、彩條布生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及電氣控制

       由以上彩條布生產(chǎn)工藝知道,其生產(chǎn)線設(shè)備主要由塑料平膜拉絲機(jī)單元、收卷單元、編織單元、涂膜單元等構(gòu)成。以下分別介紹各單元工作原理及其電氣控制方法。


3.1平膜拉絲機(jī)單元


3.1.1平膜拉絲機(jī)單元構(gòu)成

       平膜拉絲機(jī)單元是彩條布生產(chǎn)的前道工序,主要是將顆粒原料加熱、擠出成塑料薄膜。塑料薄膜經(jīng)冷卻、刮絲、烘干、牽引拉伸、牽引定型后,由收卷單元進(jìn)行收卷。該設(shè)備采用常州成創(chuàng)公司生產(chǎn)的SJ-65/30平膜拉絲機(jī)組,其主要由螺桿擠出機(jī)、冷卻水箱、刮絲裝置、加熱裝置、牽引拉伸與定型等構(gòu)成,設(shè)備如圖(2)所示。其中,螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)如下:


螺桿直徑:ф65
平膜寬度:700mm
螺桿長(zhǎng)徑比:30:1
扁絲纖度:600D~2000D
螺桿驅(qū)動(dòng)功率:45kW

最大擠出量:150kg/h

       原材料經(jīng)擠出機(jī)融熔擠出成薄膜,經(jīng)水箱冷卻后由刮絲裝置進(jìn)行分絲,絲線由纏繞牽引輥進(jìn)行拉伸、回縮定型。根據(jù)扁絲工藝要求,扁絲一般首先牽伸3~5倍,然后回縮定型約1~2%。本機(jī)組采用三級(jí)牽伸,第一級(jí)牽伸輥與第二級(jí)牽伸輥間實(shí)現(xiàn)加熱拉伸定型,第二級(jí)與第三級(jí)實(shí)現(xiàn)回縮定型,其纏繞牽引加熱裝置示意圖如圖(3)所示。其中,牽引1、牽引2、牽引3分別通過(guò)三臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng),由三臺(tái)變頻器控制。根據(jù)工藝要求,可隨時(shí)調(diào)節(jié)兩牽引單元間的速度,實(shí)現(xiàn)絲線適當(dāng)?shù)臓可臁?


 圖(3)纏繞牽引加熱裝置結(jié)構(gòu)圖


3.1.2平膜拉絲機(jī)單元電氣控制
       平膜拉絲機(jī)組中,擠出機(jī)及牽引裝置均采用PLC+變頻器的控制方式。其中,PLC采用三菱FX2N-32MT,變頻器選用偉創(chuàng)AC60-G系列,具體型號(hào)見表(1)。圖(4)給出了拉絲機(jī)組的電氣控制示意圖。
單元 平膜擠出機(jī) 牽引1 牽引2 牽引3
電機(jī)功率 45kW 11kW 11kW 7.5kW
變頻器選型 AC60-T3-045G AC60-T3-011G AC60-T3-011G AC60-T3-07.5G
控制器 FX2N-32MT


表(1)拉絲機(jī)單元變頻器選型表

擠出機(jī)、牽引1、牽引2和牽引3變頻器的啟動(dòng)和停止通過(guò)PLC控制,各單元調(diào)速信號(hào)由外部電位器給定,根據(jù)工藝要求可隨著調(diào)節(jié)各牽引輥的速度實(shí)現(xiàn)絲線的拉伸及回縮定型。


3.2收卷單元


3.2.1收卷單元構(gòu)成
        加熱拉伸、回縮定型后的絲線由收卷機(jī)進(jìn)行分絲卷繞成錠,供給后序編織單元進(jìn)行編織。收卷機(jī)主要由收卷部件、機(jī)架、電氣箱、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及錠子等構(gòu)成。

        收卷機(jī)主要由所需要的錠子構(gòu)成,一般有三到五層。收卷機(jī)由4層錠子組成(每層75個(gè),共300個(gè)錠子),每個(gè)錠子由一個(gè)三相220V力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng),錠子力矩電機(jī)由一臺(tái)力矩電機(jī)控制器控制。也可使用偉創(chuàng)AC80系列變頻器加普通異步電機(jī)代替力矩電機(jī)和力矩電機(jī)控制器,采用力矩控制收卷。往復(fù)橫動(dòng)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)三相380V異步電機(jī)驅(qū)動(dòng),并通過(guò)一臺(tái)AC60變頻器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)擺頻運(yùn)動(dòng)。這樣,可將絲線均勻地繞在筒管上,并使筒管表面平整,兩端不存在凸層。

      牽引輥?zhàn)冾l器控制方式與擠出機(jī)相同,采用外部端子起??刂坪屯獠侩妷赫{(diào)速方式。


3.2.2收卷單元電氣控制

       收卷機(jī)的電氣傳動(dòng)主要由錠子電機(jī)與橫動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)構(gòu)成。錠子電機(jī)采用力矩電機(jī),當(dāng)絲線發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)電流不會(huì)突變,不會(huì)引起電機(jī)燒壞。該生產(chǎn)線收卷機(jī)的錠子力矩電機(jī)采用可控硅控制,電機(jī)運(yùn)行總電流約為44A,電機(jī)電壓約為150V。圖(5)為錠子力矩電機(jī)控制示意圖:

       收卷機(jī)往復(fù)橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)7.5kW交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng),采用AC60-T3-7R5G變頻器控制。根據(jù)工藝特點(diǎn),采用變頻器的擺頻控制功能,這樣能實(shí)現(xiàn)絲線均勻平整地繞在筒管上,絲線兩端也不會(huì)出現(xiàn)凸層。通過(guò)外部端子控制變頻器的起停,頻率則通過(guò)擺頻方式設(shè)定。


3.3彩條布編織單元

       絲線卷繞成錠后主要供給編織單元,塑料彩條布的編織目前大部廠家都采用針織圓織機(jī)進(jìn)行編織。根據(jù)織布寬度,圓織機(jī)一般有4梭、6梭、8梭及10梭等幾種,主要由經(jīng)紗支架、其架、編織裝置、牽引輥、卷繞輥等構(gòu)成。其中,編織裝置是圓織機(jī)的主機(jī)部分。編織裝置由電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、分絲機(jī)構(gòu)、推梭機(jī)構(gòu)等組成。現(xiàn)有生產(chǎn)的新型圓織機(jī)的電氣傳動(dòng)也采用變頻實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。關(guān)于圓織機(jī)工作原理本文不作詳細(xì)敘述。


3.4涂膜成型單元

       絲線經(jīng)圓織機(jī)編織成彩條胚布后,需要進(jìn)行涂膜處理。主要是將聚乙烯或聚丙烯為原料塑料薄膜涂覆在彩條布上,使彩條布不漏水、不開膠,同時(shí)提高彩條布的強(qiáng)度和耐磨性,涂覆工作由涂膜機(jī)完成。


3.4.1涂膜機(jī)構(gòu)成

       涂膜機(jī)主要由放卷裝置、調(diào)偏裝置、擠壓裝置、擠出機(jī)、冷卻裝置、切邊和收卷裝置等構(gòu)成,結(jié)構(gòu)圖如下。

       彩條胚布經(jīng)加熱輥3預(yù)熱后,由擠出機(jī)5將融熔的塑料擠出,流到硅膠輥4與冷卻輥6之間的彩條布上,由硅膠輥與冷卻輥擠壓涂覆。其中,冷卻輥為傳動(dòng)輥,采用變頻調(diào)速;硅膠輥為從動(dòng)輥,依靠之間的摩擦力帶動(dòng);收卷輥也采用變頻控制,根據(jù)張力桿位置隨時(shí)調(diào)節(jié)收卷電機(jī)速度。其電氣控制如下所述。


3.4.2涂膜機(jī)電氣控制
       涂膜機(jī)電氣控制部分主要有擠出機(jī)螺桿電機(jī)、冷卻輥電機(jī)和收卷輥電機(jī),各部分均采用變頻調(diào)速。其中,擠出機(jī)變頻控制方法與平膜拉絲機(jī)組中的擠出機(jī)部分相同,這里不再重復(fù)。涂膜機(jī)組中主要是冷卻輥電機(jī)與收卷輥電機(jī)的調(diào)速。根據(jù)工藝要求,隨著收卷卷徑的增大,收卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速需要逐漸降低,這樣才能保持線速度一致。由于彩條布收卷對(duì)張力要求不高,冷卻輥與收卷輥間采用一個(gè)張力桿來(lái)實(shí)現(xiàn)恒線速度控制。冷卻輥電機(jī)為22kW,4極異步電機(jī),收卷輥電機(jī)為11kW,4極異步電機(jī),分別選用AC62-T3-022L和AC62-T3-011L變頻器,如圖(7)所示。冷卻輥?zhàn)冾l器通過(guò)外部電位器給定調(diào)速信號(hào),其模擬輸出信號(hào)(0~10V)與張力桿位置反饋信號(hào)(-10V~10V)作為收卷變頻器的調(diào)速給定信號(hào)。采用雙道組合功能,當(dāng)張力桿處于平衡位置上方時(shí)收卷變頻器頻率上升,當(dāng)張力桿處于平衡位置下方時(shí)收卷變頻器頻率下降,從而保持冷卻輥與收卷保持相同線速度運(yùn)行。


四、調(diào)試注意事項(xiàng)

       彩條布生產(chǎn)線由多個(gè)不同單元構(gòu)成,各單元工藝要求不同,因而電氣控制相對(duì)比較復(fù)雜。本生產(chǎn)線大多采用變頻調(diào)速技術(shù),使用到了變頻器多種控制功能,在調(diào)試時(shí)應(yīng)先熟悉生產(chǎn)工藝控制要求和變頻器相應(yīng)功能,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試主要應(yīng)注意以下一些事項(xiàng)。


4.1絲線收卷機(jī)變頻器選型
       在選用變頻器時(shí)先要了解各單元負(fù)載的特性,根據(jù)負(fù)載的特性選用適當(dāng)?shù)淖冾l器。該生產(chǎn)線中,收卷機(jī)由原先采用可控硅控制力矩電機(jī)改為變頻器控制,該收卷機(jī)正常工作時(shí)電流約為44A。因而這里選用AC80變頻器加三相異步電機(jī),替代原力矩電機(jī)收卷方案。每臺(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)普通電機(jī),采用力矩控制模式收卷,控制精度和響應(yīng)速度較力矩電機(jī)有大幅提高。詳細(xì)替代方法可參見《偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器替代力矩電機(jī)應(yīng)用方案》。

4.2涂膜機(jī)組收卷調(diào)試

       根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn),在調(diào)試變頻器時(shí)一般按“先單后多,先輕后重”原則進(jìn)行,即在生產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試時(shí),先對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行分別調(diào)試,各單元調(diào)試正常后再進(jìn)行多單元聯(lián)調(diào),先空車調(diào)試正常后再帶負(fù)載調(diào)試。由于彩條布收卷對(duì)張力要求不高,可采用給定信號(hào)與張力桿線性疊加方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收卷變頻器控制,其它收卷場(chǎng)合大多要求使用帶張力控制功能的變頻器來(lái)控制。


五、總結(jié)

       彩條布是我們生活中常用的塑料制品,其應(yīng)用廣泛,由于變頻調(diào)速技術(shù)的推廣,各種塑料機(jī)械采用變頻調(diào)速技術(shù)后,一方面提高了產(chǎn)品精度、設(shè)備自動(dòng)化控制程度及工作效率,另一方面減少了設(shè)備維修成本,并達(dá)到一定的節(jié)能效果。






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