2015年迎来新时达公司成立二十周年,同时也是新时达服务于轮胎行业的第二十个年头。二十年,弹指一挥间。一路走来,我们与行业客户、合作伙伴经历了风雨,见证了橡胶轮胎行业发展、壮大、辉煌的过往。在这二十年中,新时达一直秉承着“标准,创新,服务”的理念,坚持技术创新,专注行业自动化应用技术的发展,努力为行业客户和合作伙伴提供最优质的产品与服务。
  2015年,整个橡胶轮胎行业可能将面临着市场的严峻考验;但是我们有信心,有决心,与行业伙伴们一起:接受考验,浴火重生!为此,我们进行了充分的准备,针对目前轮胎市场价格竞争激烈,生产成本压缩困难等现状。我们希望能在行业生产过程节能方面为我们的客户提供更多的产品与解决方案。下面我们就以ME800密炼机专用高压变频器为例,介绍一下其在密炼机永磁同步电机上的应用方案。
 
  1   ME800在密炼机永磁同步电机上的应用
  近年来橡胶轮胎行业飞速发展,同时带来的电能损耗也是不可估量的。据不完全统计,一台密炼机炼出胶料的市场价值中有30%~40%消耗在电费上,这也是各个轮胎厂家头疼的问题,大家都在研究如何才能从电费上来降低成本,针对轮胎行业,新时达早在2006年首先提出用变频调速取代直流调速系统,并在2010年首次将高压变频器应用于橡胶轮胎行业,是一次跨跃式的技术飞跃,大大减小了电能消耗,提高了密炼机系统的性能。截至目前,新时达密炼机专用高压变频器已累计销售超过100台,装机运行超过80台。
  为了更好的服务于橡胶行业,新时达又从电机性能上着手突破,根据变频器在密炼机上的应用经验,再次提出在橡胶轮胎行业中用高压永磁同步电机替代三相交流异步电机。高压永磁同步电机的空载电流很小,几乎为零,永磁同步电机替代三相交流异步电机将会给用户带来更大的节能空间,本项目ME800密炼机专用高压变频器拖动高压永磁同步电机在橡胶轮胎行业的应用,将是新时达在密炼机应用中的又一次重大飞跃。
  1.1   案例介绍
  国内某大型轮胎厂,是全国520户重点企业、全国十大轮胎公司和工程机械轮胎配套、出口基地之一。主要生产汽车斜交轮胎、全钢载重子午线轮胎、工程机械轮胎、农业机械轮胎、林业机械轮胎、工业车辆轮胎、矿用轮胎和实心轮胎,规格品种多达2000多个,是国内规格品种较为齐全的轮胎制造企业之一。 
  1.1.1   密炼工艺
  密炼轧胶工序是依据不同技术要求的配方,将橡胶及配合剂用密炼机或开炼机加以充分混合,而制成适合制作轮胎各部件的胶片,是轮胎生产的第一道工序。
  主要设备:
  开炼机、密炼机、辊筒挤出机、下片机、凉片机、自动称量及自动供料系统等。
  密炼机系统要求电机具有恒转矩负载特性,混炼周期最长约4.5min,其混炼周期内电机过载情况如下:
  在混炼周期2%期间, 2*电机额定功率(持续时间约5.4s);
  在混炼周期8%期间, 1.6*电机额定功率(持续时间约21.6s);
  在混炼周期30%期间,1.3*电机额定功率(持续时间约81s);
  在混炼周期30%期间,0.8*电机额定功率(持续时间约81s);
  在混炼周期30%期间,0.35*电机额定功率(持续时间约81s)。
  1.1.2   现场电机及密炼机基本情况
  1.2   变频器系统方案
  电机类型 永磁同步电机
  编码器型号 CHA100K30-11B-G24RS485( 定制 )
  直阻电抗XD/电感量 18.8/60mH
  交轴同步电抗XQ/电感量 25/80mH
  额定电压 10kV 额定电流 124A
  额定功率 1500kW 额定转速 1000r/min
  密炼机厂家 大连橡胶塑料机械股份有限公司
  密炼机型号 GK270
  密炼机容量 270L
  额定转速 5~50r/min
 
  1.2.1   变频器系统选型
  根据密炼机及电机参数,新时达为客户提供的变频器型号如表1:
 
  表1   变频器选型说明
  序号 参数 参数值
  1 变频器型号 ME800-1500-T10-VC
  2 额定功率 1500kW
  3 输入电压 10kV
  4 输出电压 0~10kV
  5 额定电流 125A
  6 过载能力 200%  1min
  7 输出频率 0~50Hz
  8 单元旁路功能
  9 适配电机类型 永磁同步电机/三相异步电机
 
  1.2.2   变频器系统方案
  1.2.3   ME800密炼机专用高压变频器的技术特点
  ◎机械的理想动力:输出电流中含有的高次谐波成分极其微小,由此产生的脉动力矩对轴系统的影响力可以忽略不计,减少了密炼机减速箱的震动;
  ◎高转矩输出:ME800高压变频器带同步电机,在空载运行时电流几乎为零,在1Hz低频运行时能保证150%额定输出转矩,在5Hz时可达到200%额定输出转矩。实际工作1Hz的输出转矩达到200%以上,满足带料启动的要求;
  ◎单元旁路功能:单元在运行过程中出现故障时,系统用机械式旁路系统将故障单元在线旁路掉,利用中心点偏移的方法,以系统最大力矩输出不停机,满足炼胶的周期完整性; 
  ◎变频软启动:电机变频启动,启动冲击电流,对电机及机械设备损伤小,减少电机及机械设备的维护量,延长电机及机械设备的使用寿命,变频拖动真正实现了电机及负载的软启动,能够有效延长其使用寿命;
  ◎加减速时间短:ME800在永磁同步电机上的应用,加减速周期同比交流异步电机提升50%,提高系统效率;
  ◎编码器抗干扰能力强:针对现场编码器连线比较远,软件采用抗干扰处理,矫正外部干扰带来的转速差,提高闭环控制性能的可靠性。
  1.3   永磁同步电机与交流异步电机的对比
  功能项目     普通异步电机 永磁同步电机 永磁同步电机优势
  效率 永磁同步电机的功率因数不受电机极数的影响,因此便于设计成多极电机(如可以100极以上),这样对于传统需要通过减速箱来驱动负载电机,可以做成直接用永磁同步电机驱动的直驱系统,从而省去了减速箱,提高了传动效率。
  启动转矩 永磁同步电机的磁场与电机的转速没有关系,不像三相感应电机必须要有转子滑差才能产生转矩。因此永磁同步电机和直流电机一样可以在“0”转速情况下产生2~3倍的堵转转矩。因此特别适合抗堵转要求高的使用场合。
  工作温升 异步电机工作时,转子绕组有电流流动,而这个电流完全以热能的形式消耗掉,所以在转子绕组中将产生大量的热量,使电机的温度升高,影响了电机的使用寿命。由于永磁电机效率高,转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流,使电机温升低,延长了电机的使用寿命。
  电网影响 永磁同步电机不需要从电网上吸取电流产生电机必须的磁场,因而和普通电励磁电机相比较永磁同步电机必然是高效节能的。对于不同功率等级的电机,节约的这部分励磁电能影响到电机的效率约为2%~5%。三相永磁同步电机运行在同步转速(转速和频率保持固定关系),因此当三相永磁同步电机直接由电网供电时,其功率因数远远高于三相感应电机,一般可以接近1.0,因此可以减少大约10%~15%的电网电流幅值,电网输电损失减少了20%~28%。
 
  2   小结
  新时达ME800系列高压变频器拖动永磁同步电机在橡胶轮胎行业的成功应用再次巩固了新时达高压变频器在密炼机行业应用的龙头企业的地位,密炼机负载的低速高转矩要求本身就是对变频器是一种性能挑战,永磁同步电机的应用更是对新时达研发水平的检验,新时达勇于探索新技术,为橡胶轮胎行业创造出更大的节能空间,为橡胶轮胎企业密炼机调速系统提供更加高效的解决方案。截至目前,该应用方案已累计销售超过10台,客户分布包括了国内与海外市场。
 
  3   结束语
  2015年,除了密炼机永磁同步电机驱动方案,新时达还专门推出了橡胶轮胎行业专用的全系列驱动产品:ME500通用型标准变频器,ME700大功率工程型变频器,ME260伺服产品,以及新时达工业机器人产品(机器人本体以及所用的伺服系统以及运动控制器均为新时达自主产品)。在轮胎行业的各个生产工艺环节,新时达产品均能为客户提供节能、增效、降本的解决方案。例如:硫化机液压站变频器改造;压延机、压出线共直流母线驱动整体解决方案;轮胎行业工业机器人解决方案等等(密炼,成型,硫化等生产环节)。以上方案均有实际应用案例,欢迎各位行业伙伴,行业客户前来咨询,我们将竭诚为您服务!