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、铜丝、塑料、竹筷、木材、电线电缆等行业中的使用也越发的广泛。水箱式拉丝机是金属线材生产的重要设备,主要是将金属线材拉拔成各种规格的细丝。拉丝机主驱电机是拉丝机主要得耗能装置,现有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。且整体经济运行区间窄,耗能大,在国家“双碳”政策的形势下,亟需改造升级。
拉丝机我们可以根据其用途分为:金属拉丝机、塑料拉丝机、竹木拉丝机等;以拉伸方式可分为直进式、水箱式等,以线径粗细又可分为大拉机、中拉机、细拉机和微拉机等,都由拉丝伸线和收线两部分组成。水箱式拉丝机(如图1)是由多个拉拔头组成的小型连续生产设备,通过逐级拉拔,并将拉拔头置于水箱中,最后将钢丝拉到所需的规格。特别适宜拉拔高中低碳钢丝、镀锌铁丝、胎圈钢丝、胶管钢丝、钨、钼、钛等合金丝、钢帘线及铜丝铝丝等。
图1 水箱式拉丝机结构示意图
水箱式拉丝机工艺流程:
① 负载特性:
拉丝机通过拉模挤压金属材料,属于恒转矩负载。拉细丝速度快,负载转矩小,拉粗丝速度慢,负载转矩大。因此要求电机的调速范围比较宽,一般需要2倍左右扩速范围。且需要电机在较宽的速度范围及负载转矩范围内保持高效率输出。
② 速度特性:
拉丝机主驱电机工作过程中要求良好的速度,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 起动特性:
拉丝机启动时拉模处阻力比较大,因此要求电机需要有较好的启动能力。
④ 动力配置:
常用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,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,速度同步性和稳定性较差,转矩刚性较差。
本次改造依托超高效助磁同步磁阻电机技术,以开炼机电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。
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。
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
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。