塑料拉丝挤出机电机

塑料拉丝机挤出机上的应用

背景

随着工业化在中国的不断发展，在如今的线材加工中的拉丝机也越发的关键。尤其是在钢丝、塑料、竹筷、木材、电线电缆等行业中的使用也越发的广泛。塑料拉丝机是塑料线材生产的重要设备。主要是将塑料颗粒经过挤出拉拔成各种规格的细丝。拉丝机的挤出机上的电机是拉丝机主要的耗能装置，现在拉丝机配置的电机大多为IE2能效三相异步电机，依据《电动机能效限定值及能效等级》（GB18613-2020）标准要求，已经被列入淘汰电机范畴。且整体效率低下，耗能大， 在国家“双碳”政策的形势下，亟需改造升级。

设备简介

塑料拉丝机利用聚丙烯、高密度乙烯为原料，经加热，挤出、剖丝、拉伸形成扁丝经收卷后供圆织机编织。拉丝机利用再生料，粉料或颗粒料拉制扁丝。挤出机的螺杆、机筒采用38CrMoAlA合金钢，经氮化处理，硬度达到Hv950以上。达到的标准是挤出机采用20CrMnTi合金钢制造的硬齿轮减速器，链轮采用45#中碳钢经高频淬火处理，牵引辊筒电镀硬铬，牵引机构增加自控张力收卷辊筒，挤出机料筒、三通和膜头采用铸铝加热圈加热，从而达到经久耐用之目的。

2.14.1   工艺流程

首先将原材料聚丙烯放入预加工装置内，经过加工洗涤后，运送到料管机的螺杆机筒内，先经过200-300℃的高温熔解后，电机通过皮带与减速器相连，带动减速器转动，再通过减速器使螺杆转动搅拌，将熔解后的塑料颗粒进行搅拌后挤出，通过模具挤出一层扁平塑料薄膜，再经过冷水冷却，然后经过滚筒，以及模具剖丝将塑料薄膜分割成丝状，之后通过设定好的2轮不同转速滚筒的拉伸，将塑料扁丝拉到规定的细度，最后通过排线器送到收线锭子上缠绕，形成一卷卷的成品。

2.14.2 工况简介

1)   负载特性：

属于变化性负载。负载会根据原料的具体情况和挤出的塑料薄膜的厚度有所变化。

2)   速度特性：

拉丝机滚筒电机工作过程中要求波动小，并且速度稳定，保证线材的均匀性。主驱动电机和各辅机需要速度同步，因此需要电机具有较好的同步性。

3)   运行环境：

挤出系统存在一个加热装置，具有较大的发热量，因此电机运行环境温度偏高。

4)   起动特性：

拉丝机启动时，加热搅拌挤出部分的阻力比较大，因此要求电机需要有较强的启动转矩。

5)   动力配置：

常用的动力配置采用三相异步电机+变频器方案，电机能效低，高效区间窄。因生产产品型号差异带来工艺参数的变化导致电机经常运行在低效区域，综合用电经济性差。且有转差，负载转矩波动容易造成速度的波动同步性和稳定性较差，转矩刚性较差。

2.14.3 海川电气方案

本次改造依托超高效助磁同步磁阻电机技术，以管绞机驱动系统作为节能改造对象。采用HCM5系列超高效助磁同步磁阻电机作为主驱动电机，具有能耗小，高效区间宽，体积小，可靠经济等特点。选择G6系列驱动器作为电机驱动控制装置，矢量控制，助磁电机专用底层算法，控制性能好，稳定高效。

① 电机产品介绍

HCM5系列是采用新型助磁同步磁阻电机技术设计制造的全封闭、自扇风冷超高效三相助磁同步磁阻电动机，符合国标一级能效要求（IEC标准：IE5）。

具有效率高、起动转矩大、噪声振动低、调速范围宽等特点。电机内部不含稀土永磁材料，结构简单、稳定可靠。采用标准中小型异步电动机机壳，方便现场更换，是一种高效节能，节约稀土资源的高效电机驱动解决方案。

可用于驱动各种通用机械设备，如风机、水泵、空压机、纺织机械等，满足各种工业自动化领域设备驱动需求。

电压等级：AVC380V

功率范围：3-355kW

机座号：132-355

能效等级：IEC60034-30-2 IE5能效

转速范围：750/1000/1500/3000r/min

② 电机产品特点

u  高能效：

转子无损耗，效率高，高效区间宽，综合运行经济性好。

u  高功率因数：

以铁氧体磁性材料 作为辅助励磁，无功小，功率因数高。

u  高可靠：

耐高温潮湿腐蚀，不易退磁，可靠性高。

u  高经济性：

以磁阻转矩作为主要转矩来源，电机无稀土永磁材料，高牌号硅钢片等昂贵原材料，驱动器采用传动变频器硬件架构，一种高性价比的IE5能效电机驱动解决方案，经济性好。

③ 驱动器产品介绍

HCD-G6系列变频驱动器是一款通用高性能电流矢量变频驱动器，可以实现助磁同步磁阻电机的速度和转矩控制。采用高性能的矢量控制技术，具有良好的动态控制特性以及过载能力，支持全速度段转速跟踪启动，适用于各种自动化生产设备的驱动。具备丰富的输入输出接口，支持扩展。

输入电压：3PH 380V±10% 50/60Hz

功率范围：0.75-500kW

安装形式：壁挂式安装

④驱动产品特点

u  支持助磁同步磁阻电机全速度段开环/闭环矢量控制。

u  具有良好的动态特性、启动能力、过载能力、恒功率扩速能力。

u  速度和转矩控制模式。

u  内置Modbus及CAN通讯。

u  全速度段转速跟踪启动能力。

应用案例

 应用现场

原方案：

YE2-315L2-6异步电机IE2能效，变频驱动，运行数据如下：

现方案：

海川电气HCM5同步磁阻电机驱动系统，IE5 能效，海川驱动器驱动，运行数据如下图：

 参数设置

现场要求端子启停，0-10V模拟量调速，加减速时间无特殊要求。

  应用数据

本次改造依托超高效助磁同步磁阻电机技术，以塑料拉丝机的三相异步电机作为节能改造对象，采用超高效率助磁同步磁阻电机+驱动器，替代其原有普通三相异步电机，进行设备升级和更新换代，将电机能效提升到IE5（新国标一级能效），电机整体效率提升至95.9%以上，预期综合节电率为9.5%，每年可为公司节约2.95万度电，节电效果可观，普遍能在3年内回收成本。海川电气超高效电机的平均使用寿命为15-20年，能为公司降本增效提供有力支持。