BWS-BB伺服在吹膜機螺旋擠出電機系統(tǒng)改造運用
2009-10-9 16:51:09 廣州博瑋伺服科技有限公司 供稿
1、項目介紹
由于塑料加工行業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；蜕a(chǎn)工藝日益的提高，原有的塑料加工機械已經(jīng)無法滿足客戶的需求，因此有我公司和國內(nèi)某塑料機械生產(chǎn)企業(yè)合作，針對他們原有的塑料吹膜機械進行了改造，提高該機械的技術(shù)含量和產(chǎn)品的競爭力，以此來滿足客戶日益提高的要求。
螺旋擠出機械對電機系統(tǒng)的要求是低轉(zhuǎn)速、大扭矩輸出。然而，目前螺旋擠出機械普遍采用的電機系統(tǒng)是由電機、變頻器及減速機構(gòu)組成，存在效率低、調(diào)速范圍小、耗電大、在負載變化是響應(yīng)不夠快導致吹出的膜厚度不均、減速機構(gòu)的定期維護工作繁瑣以及在生產(chǎn)過程中減速機構(gòu)潤滑油泄漏造成工作環(huán)境較臟等缺點。廣州博瑋伺服科技有限公司采用BWS-BH交流異步電機的伺服控制技術(shù)，對塑料吹膜機的螺旋擠出電機系統(tǒng)進行了改造，彌補了以上的不足，為此類機械的產(chǎn)品升級換代提供了一種創(chuàng)新的思路和解決方案。
2、解決方案
BWS-BH伺服電機系統(tǒng)采用低速、大扭矩電機和BWS-BB伺服控制器取代原有的電機和變頻器，取消了原有傳動機構(gòu)中的減速機，使系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)得到簡化，并且彌補了上述的不足，使得新型的機械無論在技術(shù)含量和加工工藝都有了長足的進步，不僅滿足了客戶的要求，而且在節(jié)能、機械維護的簡化、工作環(huán)境的改善等方面也有了很大的提高，提高了產(chǎn)品的競爭力。
（1）機械結(jié)構(gòu)
由于該類產(chǎn)品已是定型的產(chǎn)品，所以為了不使相應(yīng)的配套產(chǎn)品也有過多的改變而提高改造的費用，我們沿用了原有的操作界面，并且留有備用接口提供給廠家，以方便他根據(jù)客戶的要求，增加其它用途。其螺桿擠出部分主電機操作界面如圖2所示。
（2）軟件編程
針對吹膜機的技術(shù)要求，編寫相應(yīng)程序來滿足相關(guān)要求。
（3）改造案例
? 改造案例一
原系統(tǒng) BWS伺服控制系統(tǒng)
電機 電磁調(diào)速異步電機 低速大扭矩異步電機
功率 15KW 5.5KW
額定轉(zhuǎn)速 1250rpm 150rpm
基頻/極數(shù) 50Hz/4極 11Hz/8極
額定轉(zhuǎn)矩 95N.m 350N.m
皮帶減速 1:3 1:2
減速機 1:2.6
控制器 電磁調(diào)速器 BWS伺服控制器
編碼器 無 有
? 改造案例二
原系統(tǒng) BWS伺服控制系統(tǒng)
電機 交流變頻異步電機 低速大扭矩異步電機
功率 15KW 7.5KW
額定轉(zhuǎn)速 1430rpm 170rpm
基頻/極數(shù) 50Hz/4極 13Hz/8極
額定轉(zhuǎn)矩 95N.m 421N.m
皮帶減速 1:1.67 1:3
減速機 1:8.42
控制器 變頻器 BWS-BB伺服控制器
編碼器 無 有
3、項目改造效果
? 塑料螺旋擠出機械的主軸轉(zhuǎn)速較低，一般在0～160rpm左右。使用普通電機，需要1:10以上的減速機構(gòu)。BWS-博瑋公司特別研發(fā)的低速大扭矩電機采用增加電機極數(shù)、降低電機基頻的方法，使電機的額定轉(zhuǎn)速降到200rpm以下，而電機的輸出轉(zhuǎn)矩大幅度提高，因而可以減小或取消減速機。為防止故障堵轉(zhuǎn)損壞電
機，保留了一級皮帶或鏈條傳動。
變頻器調(diào)速在電機的基頻點是效率和輸出轉(zhuǎn)矩的最高點，根據(jù)其特征曲線，在基頻以下輸出轉(zhuǎn)矩和效率都在下降，因此為在低速時保證足夠的輸出轉(zhuǎn)矩，必須加大電機功率。而時光伺服控制器在電機基頻以下保持恒轉(zhuǎn)矩輸出，具有三倍額定以上轉(zhuǎn)矩的過載能力。因而時光的伺服控制系統(tǒng)可以以較低的額定轉(zhuǎn)速到零轉(zhuǎn)速之間都保證輸出轉(zhuǎn)矩不小于額定轉(zhuǎn)矩。根據(jù)變頻器控制低速時電機的轉(zhuǎn)矩下降曲線，伺服控制器可以將電機功率減小到變頻控制的1/2～2/5。
如果使用變頻器驅(qū)動低速大扭矩電機，由于其調(diào)速范圍小，低速轉(zhuǎn)矩不足，在低頻時工作狀態(tài)不良。在低于8Hz的情況下，力矩明顯不足。時光伺服控制器具有0～400Hz的調(diào)速范圍，且低頻力矩特性良好，可在低速時平穩(wěn)精確的控制電機。對于吹膜機等對薄膜厚度有嚴格要求的設(shè)備，可以精確控制電機，與變頻器相比具有很大的技術(shù)優(yōu)勢。
4、經(jīng)濟及社會效益分析
通過廣泛比較，時光伺服控制系統(tǒng)的成本與所取代的系統(tǒng)成本基本持平或略高。
由于取消了減速機，節(jié)約了鋼鐵材料、減少了鑄造和機加工工序、減化了安裝調(diào)試過程、降低了機械的維護成本。
節(jié)約能源，節(jié)電率達30-40%，節(jié)電的費用對于產(chǎn)品的最終用戶有較大
的吸引力。按上述改造案例進行成本分析，電機功率減小7.5kw，按耗電量減少5kw計算，每小時5度（kwh）電，一天節(jié)電120度（此類機械需要預(yù)加熱過程，故連續(xù)生產(chǎn)最為經(jīng)濟）。按工業(yè)用電0.75元/度計算，一天節(jié)電費用90元；一個月按25天計算，每月節(jié)電費用2250元。一個月的節(jié)電費用已完全可以收回因采用伺服控制的電機系統(tǒng)所增加的成本，以后的節(jié)電費用便可以大大降低用戶的生產(chǎn)成本。
（轉(zhuǎn)載）
