1、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)工藝過程和生產(chǎn)線各單元構(gòu)成及相應(yīng)的工作原理,并以康沃變頻器為例,詳細介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在彩條布生產(chǎn)線中的應(yīng)用。
2、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收卷成錠子,通過圓織機將絲線編織成彩條胚布后,送涂膜機進上膠涂覆處理,以提高塑料彩條布的強度、耐磨性和防水性能,其工藝流程如圖1示:
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彩條布生產(chǎn)工藝流程圖[/align]
3、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平膜拉絲機單元
3.1.1平膜拉絲機單元構(gòu)成
平膜拉絲機單元是彩條布生產(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,由收卷單元進行收卷。該廠采用常州成創(chuàng)公司生產(chǎn)的SJ-65/30平膜拉絲機組,其主要由螺桿擠出機、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,螺桿擠出機的主要參數(shù)如下:
螺桿直徑 :
ф65
平膜寬度 :
700mm
螺桿長徑比:
30:1
扁絲纖度:
600D-2000D
螺桿驅(qū)動功率:
45KW
最大擠出量:
150kg/h
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平膜拉絲機設(shè)備示意圖[/align]
原材料經(jīng)擠出機融熔擠出成薄膜,經(jīng)水箱冷卻后由刮絲裝置進行分絲,絲線由纏繞牽引輥進行拉伸、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%。本機組采用三級牽伸,第一級牽伸輥與第二級牽伸輥間實現(xiàn)加熱拉伸定型,第二級與第三級實現(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分別通過三臺電機驅(qū)動,由三臺變頻器控制。根據(jù)工藝要求,可隨時調(diào)節(jié)兩牽引單元間的速度,實現(xiàn)絲線適當?shù)臓可臁?
[align=center]

纏繞牽引加熱裝置結(jié)構(gòu)圖[/align]
3.1.2平膜拉絲機單元電氣控制
平膜拉絲機組中,擠出機及牽引裝置均采用PLC+變頻器的控制方式。其中,PLC采用三菱FX2N-32MT,變頻器選用康沃G2系列,具體型號見表1。圖4給出了拉絲機組的電氣控制示意圖。
表1 拉絲機單元變頻器選型表
傳動單元
電機功率
變頻器選型
控制器
平膜擠出機
45KW
CVF-G2-4T0450
MITSHUBISHI
FX2N-32MT
牽引1
11KW
CVF-G2-4T0110B
牽引2
11KW
CVF-G2-4T0110B
牽引3
7.5KW
CVF-G2-4T0075C
擠出機、牽引1、牽引2和牽引3變頻器的啟動和停止通過PLC控制,各單元調(diào)速信號由外部電位器給定,根據(jù)工藝要求可隨著調(diào)節(jié)各牽引輥的速度實現(xiàn)絲線的拉伸及回縮定型,以擠出機變頻器為例其主要參數(shù)設(shè)定如表2示:
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拉絲機組電氣控制示意圖[/align]
表2擠出機變頻器主要參數(shù)設(shè)定
主要參數(shù)
設(shè)定值
含 義
主要參數(shù)
設(shè)定值
含 義
b-0
1
中級運行參數(shù)
b-1
2
外部電壓信號1
b-3
2
外部起動信號
b-7
30
加速時間
L-0
0
恒轉(zhuǎn)矩曲線
L-1
5
轉(zhuǎn)矩補償
L-11
1
自由停車方式
L-34
0
電壓信號下限
L-35
10
電壓信號上限
L-49
0
對應(yīng)頻率上限
L-50
50
對應(yīng)頻率上限
L-57
3
載波頻率
牽引輥變頻器控制方式與擠出機相同,采用外部端子起停控制和外部電壓調(diào)速方式,其參數(shù)設(shè)定與上表類似。
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進行分絲卷繞成錠,供給后序編織單元進行編織。收卷機主要由收卷部件、機架、電氣箱、傳動機構(gòu)及錠子等構(gòu)成,設(shè)備如圖5所示。
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收卷機設(shè)備示意圖[/align]
收卷機主要由所需要的錠子構(gòu)成,一般有三到五層。圖5所示收卷機由4層錠子組成(每層75個,共300個錠子),每個錠子由一個三相220V力矩電機驅(qū)動,錠子力矩電機由一臺CVF-G2-4T0220變頻器控制。往復(fù)橫動機構(gòu)由一臺三相380V異步電機驅(qū)動,并通過一臺CVF-G2-4T0110變頻器驅(qū)動實現(xiàn)擺頻運動。這樣,可將絲線均勻地繞在筒管上,并使用筒管表面平整,兩端不存在凸層。
3.2.2收卷單元電氣控制
收卷機的電氣傳動主要由錠子電機與橫動傳動電機構(gòu)成。錠子電機采用力矩電機,當絲線發(fā)生堵轉(zhuǎn)時電流不會突變,不會引起電機燒壞。該生產(chǎn)線收卷機的錠子力矩電機采用可控硅控制,電機運行總電流約為44A,電機電壓約為150V,現(xiàn)采用康沃CVF-G2-4T0220變頻器進行改造。圖6為錠子力矩電機變頻控制示意圖。
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錠子力矩電機變頻控制圖[/align]
收卷機往復(fù)橫向傳動機構(gòu)由一臺7.5KW交流異步電機驅(qū)動,采用CVF-G2-4T0075變頻器控制。根據(jù)工藝特點,采用變頻器的擺頻控制功能,這樣能實現(xiàn)絲線均勻平整地繞在筒管上,絲線兩端也不會出現(xiàn)凸層。通過外部端子控制變頻器的起停,頻率則通過擺頻方式設(shè)定,其主要參數(shù)設(shè)定見表3。
表3 收卷機擺頻變頻器主要參數(shù)設(shè)定
主要參數(shù)
設(shè)定值
含義
主要參數(shù)
設(shè)定值
含義
b-0
2
高級運行參數(shù)
b-1
1
面板數(shù)字設(shè)定
b-3
2
外部起動信號
b-7
5
加速時間
b-8
5
減速時間
L-18
42
擺頻上限
L-19
38
擺頻下限
L-20
0.5
突跳頻率
H-14
4
擺頻功能
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進行編織。根據(jù)織布寬度,圓織機一般有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,編織裝置是圓織機的主機部分。編織裝置由電機、傳動系統(tǒng)、分絲機構(gòu)、推梭機構(gòu)等組成。現(xiàn)有生產(chǎn)的新型圓織機的電氣傳動也采用變頻實現(xiàn)無級調(diào)速。關(guān)于圓織機工作原理本文不作詳細敘述。
3.4涂膜成型單元
絲線經(jīng)圓織機編織成彩條胚布后,需要進行涂膜處理。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,同時提高彩條布的強度和耐磨性,涂覆工作由涂膜機完成。
3.4.1涂膜機構(gòu)成
涂膜機主要由放卷裝置、調(diào)偏裝置、擠壓裝置、擠出機、冷卻裝置、切邊和收卷裝置等構(gòu)成,結(jié)構(gòu)圖如下。
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涂膜機結(jié)構(gòu)圖[/align]
彩條胚布經(jīng)加熱輥3預(yù)熱后,由擠出機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,冷卻輥為傳動輥,采用變頻調(diào)速;硅膠輥為從動輥,依靠兩間的摩擦力帶動;收卷輥也采用變頻控制,根據(jù)張力桿位置隨時調(diào)節(jié)收卷電機速度。其電氣控制如下所述。
3.4.2涂膜機電氣控制
涂膜機電氣控制部分主要有擠出機螺桿電機、冷卻輥電機和收卷輥電機,各部分均采用變頻調(diào)速。其中,擠出機變頻控制方法與平膜拉絲機組中的擠出機部分相同,這里不再重復(fù)。涂膜機組中主要是冷卻輥電機與收卷輥電機的調(diào)速。根據(jù)工藝要求,隨著收卷卷徑的增大,收卷電機的轉(zhuǎn)速需要逐漸降低,這樣才能保持線速度一致。由于彩條布收卷對張力要求不高,冷卻輥與收卷輥間采用一個張力桿來實現(xiàn)恒線速度控制。冷卻輥電機為22KW、4極異步電機,收卷輥電機為11KW、4極異步電機,分別選用CVF-G2-4T0220和CVF-G2-4T0150變頻器,如圖8所示。
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涂膜機電氣控制圖[/align]
冷卻輥變頻器通過外部電位器給定調(diào)速信號,其模擬輸出信號(0~10V)與張力桿位置反饋信號(-10V~10V)作為收卷變頻器的調(diào)速給定信號。采用雙道組合功能,當張力桿處于平衡位置上方時收卷變頻器頻率上升,當張力桿處于平衡位置下方時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行。收卷變頻器主要參數(shù)設(shè)定如表4所示。
表4 收卷電機變頻主要參數(shù)設(shè)定
主要參數(shù)
設(shè)定值
含義
主要參數(shù)
設(shè)定值
含義
b-0
2
高級運行參數(shù)
b-1
8
組合設(shè)定
b-3
1
外部起動信號
b-7
5
加速時間
b-8
5
減速時間
L-37
-10
下限電壓2
L-38
10
上限電壓2
L-41
1
雙極性選擇
L-42
0.5
零點滯環(huán)
L-56
4
雙通道疊加
4、調(diào)試注意事項
彩條布生產(chǎn)線由多個不同單元構(gòu)成,各單元工藝要求不同,因而電氣控制相對比較復(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)場調(diào)試主要應(yīng)注意以下一些事項。
4.1絲線收卷機變頻器選型
在選用變頻器時先要了解各單元負載的特性,根據(jù)負載的特性選用適當?shù)淖冾l器。該生產(chǎn)線中,收卷機由原先采用可控硅控制力矩電機改為變頻器控制,在選用變頻器時應(yīng)從工作電流、工作電壓兩方面考慮。該收卷機正常工作時電流約為44A,電壓約150V,選用三相通用變頻器時,變頻器的額定電流應(yīng)大于44A,因而這里選用CVF-G2-4T0220變頻器,其輸出功率為22KW,額定電流為45A,過載能力可達150%/1分鐘,同時其V/F曲線中輸出電壓設(shè)定范圍在200V到500V,在這里設(shè)定為220V可滿足要求。
4.2涂膜機組收卷調(diào)試
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗,在調(diào)試變頻器時一般按“先單后多,先輕后重”原則進行,即在生產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試時,先對各個單元進行分別調(diào)試,各單元調(diào)試正常后再進行多單元聯(lián)調(diào),先空車調(diào)試正常后再帶負載調(diào)試。冷卻輥與收卷輥空車調(diào)試時,可先將張力桿置于中間位置,上下擺動張力桿位置,觀察收卷變頻器的頻率變化,可通過設(shè)定收卷變頻零點滯環(huán)寬度(對應(yīng)參數(shù)為L-42)來確定張力桿不動作范圍,以避免剛起動時收卷變頻變化過快引起的彩條布被過大拉伸變形。空車調(diào)試完畢后,加彩條布進行帶載調(diào)試。這時應(yīng)觀察彩條布經(jīng)冷卻輥與收卷輥時之間的松緊程度,根據(jù)收卷輥變化速率適當調(diào)整VI2電壓通道的比例,即當收卷輥變化慢時適當縮小收卷變頻器L-37和L-38參數(shù)設(shè)定值,同樣當收卷輥變化過快時相應(yīng)增加其設(shè)定值。由于彩條布收卷對張力要求不高,可采用給定信號與張力桿線性疊加方式來實現(xiàn)收卷變頻器控制,其它收卷場合大多要求使用帶張力控制功能的變頻器來控制。
5、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,并達到一定的節(jié)能效果。