一、伺服技術(shù)
交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動電動機的類型來分,主要由兩大類:交流永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)及交流異步伺服驅(qū)動系統(tǒng)。交流異步伺服驅(qū)動系統(tǒng)由于所采用的感應(yīng)式異步電動機結(jié)構(gòu)堅固、能夠適應(yīng)較差環(huán)境、制造成本相對低廉。因此,具有更好的發(fā)展前景,是未來伺服技術(shù)的發(fā)展方向之一。
隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)和更合理的性能價格比的要求。伺服系統(tǒng)以其出色的性能完成了對產(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造,目前在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
二、技術(shù)進步造就了效率提高和能源的節(jié)省
大連安迪數(shù)控技術(shù)有限公司07年創(chuàng)立,是由留日海歸博士和國內(nèi)自動化學(xué)者共同投資組建的高新技術(shù)企業(yè)。公司位于大連市高新園區(qū)海外學(xué)子創(chuàng)業(yè)園。是一家專門從事于交流永磁同步伺服系統(tǒng)和交流異步伺服系統(tǒng)研發(fā)、制造、銷售和服務(wù)為一體的自動化控制企業(yè)。公司為客戶提供完美的解決方案?,F(xiàn)已將交流異步伺服控制器產(chǎn)品,成功推廣、應(yīng)用到機床、油田機械、電梯、塑料機械等行業(yè),為客戶贏取了顯著經(jīng)濟效益。
在產(chǎn)品的推廣過程中,我們深切體會到,企業(yè)效益升級的根本來自于其自身產(chǎn)品技術(shù)含量的提升。安迪伺服解決方案為用戶產(chǎn)品提高了技術(shù)含量,并充分帶動了客戶產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、系統(tǒng)傳動效率和原材料使用效率,帶來了對產(chǎn)品安裝、調(diào)試、維護的節(jié)省,以及最終用戶能耗成本支出的節(jié)省。
三、塑料機械行業(yè)應(yīng)用案例
螺旋擠出機械對電機系統(tǒng)的要求是低轉(zhuǎn)速、大扭矩輸出。然而,目前螺旋擠出機械普遍采用的電機系統(tǒng)是由電機、變頻器及減速機構(gòu)組成,存在效率低、調(diào)速范圍小、耗電大等缺點。安迪數(shù)控技術(shù)有限公司采用交流異步電機的伺服控制技術(shù),對塑料吹膜機的螺旋擠出電機系統(tǒng)進行了改造,彌補了變頻器低速性能的不足,為此類機械的產(chǎn)品升級換代提供了一種創(chuàng)新的思路和解決方案。
(一)螺桿擠出電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
安迪伺服電機系統(tǒng)采用低速、大扭矩電機和安迪伺服控制器取代原有的電機和變頻器,取消了原有傳動機構(gòu)中的減速機,使系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)得到簡化。
(二)技術(shù)創(chuàng)新點
1.塑料螺旋擠出機械的主軸轉(zhuǎn)速較低,一般在0~160rpm左右。使用普通電機,需要1:10以上的減速機構(gòu)。安迪公司特別研發(fā)的低速大扭矩電機采用增加電機極數(shù)、降低電機基頻的方法,使電機的額定轉(zhuǎn)速降到200rpm以下,而電機的輸出轉(zhuǎn)矩大幅度提高,因而可以減小或取消減速機。為防止故障堵轉(zhuǎn)損壞電機,保留了一級皮帶或鏈條傳動。
2.變頻器調(diào)速在電機的基頻點是效率和輸出轉(zhuǎn)矩的最高點,根據(jù)其特征曲線,在基頻以下輸出轉(zhuǎn)矩和效率都在下降,因此為在低速時保證足夠的輸出轉(zhuǎn)矩,必須加大電機功率。而安迪伺服控制器在電機基頻以下保持恒轉(zhuǎn)矩輸出,具有三倍額定以上轉(zhuǎn)矩的過載能力。因而安迪的伺服控制系統(tǒng)可以以較低的額定轉(zhuǎn)速到零轉(zhuǎn)速之間都保證輸出轉(zhuǎn)矩不小于額定轉(zhuǎn)矩。根據(jù)變頻器控制低速時電機的轉(zhuǎn)矩下降曲線,伺服控制器可以將電機功率減小到變頻控制的1/2~2/5。
3.如果使用變頻器驅(qū)動低速大扭矩電機,由于其調(diào)速范圍小,低速轉(zhuǎn)矩不足,在低頻時工作狀態(tài)不良。在低于8Hz的情況下,力矩明顯不足。而安迪伺服控制器具有0~400Hz的調(diào)速范圍,且低頻力矩特性良好,可在低速時平穩(wěn)精確的控制電機。對于吹膜機等對薄膜厚度有嚴格要求的設(shè)備,可以精確控制電機的轉(zhuǎn)速,從而達到膜的厚度均勻一致。與變頻器相比具有很大的技術(shù)優(yōu)勢。
?。ㄈ┙?jīng)濟及社會效益分析
1.通過廣泛比較,安迪伺服控制系統(tǒng)的成本與所取代的系統(tǒng)成本基本持平或略高。
2.由于取消了減速機,節(jié)約了鋼鐵材料、減少了鑄造和機加工工序、減化了安裝調(diào)試過程、降低了機械的維護成本。
3.節(jié)約能源,節(jié)電率達30-40%,節(jié)電的費用對于產(chǎn)品的最終用戶有較大的吸引力。按上述改造案例進行成本分析,電機功率減小7.5kw,按耗電量減少5kw計算,每小時5度(kwh)電,一天節(jié)電120度(此類機械需要預(yù)加熱過程,故連續(xù)生產(chǎn)最為經(jīng)濟)。按工業(yè)用電0.75元/度計算,一天節(jié)電費用90元;一個月按25天計算,每月節(jié)電費用2250元。一個月的節(jié)電費用已完全可以收回因采用伺服控制的電機系統(tǒng)所增加的成本,以后的節(jié)電費用便可以大大降低用戶的生產(chǎn)成本。
?。ㄋ模┙Y(jié)論
1.電機功率減小,節(jié)約電能效果明顯,用戶的使用成本降低。
2.機械結(jié)構(gòu)簡化,節(jié)省了金屬材料;操作簡化,降低了維修成本。
3.控制范圍增大,控制精度提高,控制電機效率提高。
4.產(chǎn)品質(zhì)量得到穩(wěn)定控制,提高塑料擠出機械的產(chǎn)品檔次。。
四、注塑機(中空成型機、橡膠機械等)傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)改造案例
采用全電機驅(qū)動以及變頻、伺服、PLC控制技術(shù),相比傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng),控制更加精密、生產(chǎn)更加高效、能源更加節(jié)省,而且環(huán)保。已經(jīng)成為未來的一種趨勢。
改造前后系統(tǒng)構(gòu)成對比
優(yōu)點:
創(chuàng)新: 全新伺服驅(qū)動理念配備旋轉(zhuǎn)編碼器與壓力傳感器,分別對流量與壓力進行監(jiān)控與反饋,依據(jù)反饋信息,高性能同步伺服電機通過改變轉(zhuǎn)速和扭矩對流量與壓力進行相應(yīng)調(diào)整,從而確保產(chǎn)品質(zhì)量與精度。
穩(wěn)定: 全閉環(huán)控制
經(jīng)濟: 與傳統(tǒng)液壓機相比,節(jié)能率達到20-60%
人性化: 可通過LCD 顯示屏實時監(jiān)測生產(chǎn)進程,并顯示各種故障診斷,提高自動化程度及縮短了單位生產(chǎn)周期。
響應(yīng)速度快: 永磁交流伺服電機僅需0.05秒即可達到最大輸出量。
噪音低:可使設(shè)備處于低噪音運行狀態(tài),在低速運行時,效果更為明顯。
產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、降低廢品率:響應(yīng)快速、性能穩(wěn)定的全電動壓力控制系統(tǒng),配備了精度高、反應(yīng)靈敏的壓力反饋裝置,形成高精密閉環(huán)控制,有效保證了生產(chǎn)制品的穩(wěn)定性與重復(fù)度。
提高生產(chǎn)效率:驅(qū)動系統(tǒng)響應(yīng)靈敏迅速,僅需0.05秒即可達到最大輸出量,響應(yīng)速度遠快于傳統(tǒng)液壓系統(tǒng),從而顯著地縮短了成型周期,生產(chǎn)效率得到大幅度提高。 節(jié)能與綠色環(huán)保:全電動驅(qū)動取代液壓驅(qū)動,可大幅降低機器能耗,全電機驅(qū)動無漏油及油氣污染,綠色環(huán)保。