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變頻器在塑料擠出吹膜機組中的應(yīng)用分析

1  引言
    塑料擠出吹塑薄膜是塑料成型主要方法之一。塑料擠出吹塑薄膜機組是塑料機械中主要組成部分。用該機組可將聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等塑料原料制成棚膜、土工膜、地膜、包裝膜和復(fù)合膜等。目前用該機組可吹制的復(fù)合塑料薄膜單幅最寬可達20m。
    “十五”期間,塑料擠出吹膜機組發(fā)展很快,現(xiàn)已形成系列,規(guī)格齊全,近幾年仍以10%的速度遞增。產(chǎn)品不僅銷往國內(nèi),還出口到國外,參與國際競爭。
    吹膜機組的傳動以往大多數(shù)采用直流傳動或電磁調(diào)速技術(shù)控制,眾所周知,前者維護工作復(fù)雜,資金消耗大,設(shè)備效率低;而后者調(diào)速精度低,制品質(zhì)量得不到保證,這些都限制與影響了塑料擠出吹膜機的發(fā)展[1]。由于這些年交流變頻調(diào)速技術(shù)在我國的迅速發(fā)展,它的調(diào)速范圍、動態(tài)響應(yīng)、智能控制功率因數(shù)、工作效率、節(jié)約能耗等方面都是以往調(diào)速方法無可比擬的,因此將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于塑料擠出吹膜機組中,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)擠出機的恒張力控制,而且能夠提高調(diào)速精度,降低系列成本,使系統(tǒng)穩(wěn)定運行,進一步提高塑料擠出機組的精密度和質(zhì)量,降低能耗。

    2  機組的結(jié)構(gòu)與吹膜工藝流程
    2.1 機組結(jié)構(gòu)
    一套塑料擠出吹膜設(shè)備是由塑料擠出機(主機)、相應(yīng)配套裝置(輔機)和控制系統(tǒng)三部分組成。
    2.1.1 主機
    主機是由加料系統(tǒng)(加料斗)、擠壓塑化、傳動、加熱冷卻四部分組成;
    擠壓塑化系統(tǒng)主要由機筒和螺桿組成,是擠出機的核心部分、關(guān)鍵零部件;
    傳動系統(tǒng)的作用是起驅(qū)動螺桿,保證螺桿在旋轉(zhuǎn)工作過程中所具備的扭矩和轉(zhuǎn)速;
    加熱冷卻系統(tǒng)主要用來保證塑料在擠壓系統(tǒng)熔融溫度,自動控制。
    2.1.2 輔機
    輔機是由機頭、機架、夾緊牽引輥、導(dǎo)輥卷取、控制等部分組成。其中機頭是根據(jù)薄膜的層數(shù)而定,由單層、雙層、三層等不一。
    通常塑料擠機所配備的機頭是單層吹膜機頭,即生產(chǎn)單層塑料薄膜。
    2.1.3 控制系統(tǒng)
    機組的控制系統(tǒng)主要由變頻器、三相交流異步電動機、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、滿足生產(chǎn)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、張力和制品的質(zhì)量;
    (3)實現(xiàn)整套機組(生產(chǎn)線)的自動控制。
    2.2 吹膜工藝流程
    顆粒狀塑料原料經(jīng)干燥料斗進入塑料擠出機內(nèi),螺桿輸送、擠壓、塑化成均勻的熔體,并在塑化中建立的壓力作用下,通過螺桿連續(xù)定溫、定量、定壓地擠出機頭。
    熔體在機頭出口處,形成圓筒,引入機架的人字形夾緊處,圓筒形膜坯被夾緊,形成封閉的膜坯體,向體內(nèi)通入恒壓的壓縮空氣,膜坯受漲擴成膜泡,牽引輥轉(zhuǎn)動,連續(xù)拖拉膜泡送至導(dǎo)輥與卷取裝置,恒張力連續(xù)收卷,卷成膜卷,切割入庫。
    上述是生產(chǎn)單層薄膜的工藝流程,即用一臺塑料擠出機往機頭內(nèi)擠供熔體,如生產(chǎn)三層復(fù)合薄膜時是用三臺塑料擠出機往一個共用的三層復(fù)合機頭供熔體,在機頭內(nèi)形成三層復(fù)合膜坯,其余工藝完全相同。
    在生產(chǎn)塑料薄膜的過程中,如果張力過大,會使塑料薄膜被拉斷,張力過小,則會出現(xiàn)跑膜現(xiàn)象,即使不會出現(xiàn)上面的情況,如果張力頻繁波動變化的話,也會導(dǎo)致塑料薄膜厚度不均,影響制品質(zhì)量,所以要求吹膜機組中塑料擠出機的電動機、牽引輥的電動機和收卷薄膜的電動機無級變速,生產(chǎn)時三臺電動機同步運行,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,張力恒定。

    3  電磁調(diào)速與變頻調(diào)速實驗
    大連政華洋塑料機械有限公司是大連地區(qū)吹塑薄膜機組主要企業(yè)之一。現(xiàn)在所生產(chǎn)的LDPE、HDPE、LLDPE、PP、PVC用的單雙、多層復(fù)合膜吹塑機組,其動力傳動普遍采用變頻器調(diào)速。

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