变频器在橡胶行业上应用

一 橡胶塑料行业背景
1、橡胶塑料制品
常见的橡胶制品有：胶鞋、胶管、胶带、胶片、轮胎、再生胶质品等，常见的塑料制品分为农业、建筑、汽车、日用等类，即常见的膜、管、袋、丝等。
2004-2007年期间中国橡胶塑料制品业呈现投资额大、投资比重高、投资增长速度快等特点。2004年橡胶制品业和塑料制品业投资额分别为178.6亿和330.9亿，两者总共占全社会固定资产投资额的比重为0.723%，2007年橡胶制品业和塑料制品业投资额分别为432.61亿和909.48亿，两者总共占全社会固定资产投资额的比重增加为0.978%，2004-2007年橡胶塑料制品投资同比增长速度分别为142.22%和174.85%，环比增长速度为26.928%和39.303%。

2、橡胶塑料机械
橡胶塑料机械是橡胶工业、塑料工业组成部分，是为这两个部门的制品----橡胶制品、塑料制品提供设备的，也是联接高分子材料与其制品在各个领域的“纽带”，起桥梁作用。20世纪以来，橡胶塑料机械工业发展迅速，特别是近几年塑料机械行业的发展与所创主要经济指标在机械行业所辖的194个行业中名列前茅。
中国橡胶机械生产连续四年高速发展，2007年全国橡机销售总额已过80亿元，同比增长超过10%，设备加工能力30万吨以上，年销售收入1000万元以上已有50多家，成为世界橡胶机械第一生产销售大国；对外出口贸易额达到1.2亿美元，同比增长33.33%。
虽然我国塑料机械出口的数量是进口数量的近4倍，但出口产品的价值却只是进口产品价值的一半（56.7%）。这表明我国出口的塑料机械“含金量”较低。同时，2007年我国塑料机械进口数量虽比上年减少了12%，而价值却增长了7.2%，进一步说明目前我国进口的塑料机械价值相对较高，即大部分是高端产品，是国内不能生产或设备性能不能达到要求的品种。虽然经过不断的调整与发展，中国塑料机械的制造和配套水平在不断提高，但我们与国外先进水平相比，仍存在较大差距，尤其是高端产品仍无法满足需要，产品结构亟待提升。
2007年我国的注塑机、挤出机、压延机都呈现出口快速增长，进口平稳下降的态势。

二  变频器在橡胶塑料行业的应用
橡胶的工艺流程：塑炼→混炼→压延→压出→成型→硫化
①塑炼
目的：降低生胶弹性，增强可塑性
机械（主要为直流）：开放式炼胶机，密闭式炼胶机，螺杆塑炼机
②混炼
目的：增加混合剂，进一步提高产品质量
机械（交直流均可）：开炼机混炼，密炼机混炼
③压延
目的：将混炼胶在压延机制成胶片或与骨架材料制成胶布半成品过程
机械（直流驱动）：压延机
④压出
目的：通过压出机使胶料达到挤压和初步造型目的，也称挤出工艺
机械：压出/挤出机

1、橡胶机械
橡胶行业中要用到变频器的设备包括：钢丝带束层生产线、双复合挤出机、内衬层挤出生产线、钢丝压延机、钢丝帘布裁断机、重型密炼机、全钢一次法成型机、双模硫化机、全自动注塑机、橡胶挤出机、切粒机、涂布设备等，其中挤出设备中变频器用得比较多。
橡胶产品的生产过程会用到大量的传动产品，尤其是挤出、输送等环节要求较高的速度控制能力。由于橡胶加工生产环境具有高温和高湿度的特点，因此需要在橡胶机械上使用的变频器和电机具有较高的防护等级，同时大多数橡胶机械起停及速度转换频繁的运转方式要求变频器和电机有较高过载能力。
我国的橡胶塑料机械制造业在中小型机上应用交流变频技术已比较广泛，而在大型机上应用交流变频技术比较少，其原因是造价昂贵，而设备体积大和输入电流可分解出的高次谐波，对电网有一定的污染。

2、塑料机械
    塑料机械的品种包括注塑机、挤出机/挤出生产线、吹塑机、吹瓶机、吹模机、粉碎机、塑料辅机等，其中注塑机、挤出机/挤出生产线和吹塑机三大类产品占到了塑料机械总产值的80%以上，注塑机又占这三类机械总和的一半以上。
变频器在注塑机行业应用的潜力非常大。目前绝大多数的注塑机都属于液压传动注塑机，液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供，其液压油泵为容积式油泵，分为两种：定量泵和变量泵。由于变量泵由于使用中存在一些问题需要解决，因此目前市场上95%的注塑机都是定量泵。
注塑成型耗电量非常大，电费占其加工成本的30%-40%。使用变频器来进行调节油泵马达的转速进而调节流量是目前最理想的节能调节方式。利用注塑机本身的比例流量阀和比例压力阀的电流信号来控制变频器，使得变频器自动跟踪注塑机的工作状态、工作压力及流量，通常能达到油泵马达节电30%—60%的效果。目前在用的定量泵注塑机只有5%得到了变频节能改造，因此注塑机变频节能改造将是一块很大的市场。
宁波是我国的注塑机之都，目前，宁波市共有注塑机生产企业近140家，年产各类注塑机械近4万台，销售总额75.69亿元，产量和销售额占全国市场的三分之二以上，年产量占世界总产量的三分之一。从出口方面看，宁波注塑机的出口量占据了全国出口总量67.2%。所以，宁波是变频器厂商进军注塑机市场的兵家必争之地。
挤出机组（生产线）要求驱动电动机变速、起动转矩大、低速转矩大、恒转矩调速、转速稳定，特别是在生产线中多台电动机要同步允许才能保证制品质量和正常生产，以往大多数采用直流传动与电磁调速技术控制，但直流电机的电刷每月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机需要经常清洗，有时还需要通入洁净的冷却空气，维修工作复杂，工作效率低，近几年开始采用交流变频器，它在调速位、动态响应、智能控制功率因数、工作效率等方面都是以往调速方法无法比拟的，现已被公认。
塑料机械使用变频器的主要目的在于节能，对变频器的要求相对较低，目前市场上的主要供应商都能够提供满足塑料机械使用的变频器产品，因此价格成为进入市场的关键因素，国内厂商具有一定的优势。

三  橡胶塑料行业应用前景
随着橡胶行业技术的改进，橡胶行业的变频器使用量将会持续增加。在橡胶的密炼机和压延机上，目前有较多的厂商使用直流调速系统。直流系统在力矩和速度控制上比较方便，另外容易实现能力反馈，适应橡胶机械的工作状态，但是直流电机本身结构上的缺陷是系统变得复杂，辅机众多，维护量大，可靠性相对较低，而湿热的生产环境也不利于直流电机的运转。变频器+异步电机则基本上没有上述缺点，变频器本身的技术进步使它对对电机的控制精度大大提高，能量反馈技术也基本成熟，已经在纸机和化纤后加工机械上成功大量应用。因此，只要变频器厂商为橡胶机械厂商提供合适的解决方案和足够的技术支持，变频器+异步电机将取代交流系统在橡胶机械上成为主流传动方式，原先使用其他调速方式的电机也将更多的采用变频器。
随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长，塑料机械已成为建材、包装、电子电气、汽车、石化、机械等行业的重要技术装备，需求量激增，塑机行业已成为21世纪我国经济发展中的朝阳产业，在我国塑料工业长远规划中，2006-2015年塑料制品的年均增长率将达到8%，预计2015年塑料制品总产量达到5000万吨。
  塑料加工工业良好的发展前景仍将是我国塑料机械制造工业高速发展的源动力，我国对塑料机械需求量的年均增长率为6%左右，我国塑机行业的发展潜力很大，后劲很足，尤其是一些科技含量高、性能好、价格相对适中的机型，如特大型、精密、专用注塑机，低温、大功率型单螺杆挤出机，用于生产高阻渗性和耐热性包装材料等的多层共挤吹塑机，生产工业制件（汽车配件等）吹塑机械等，都有很好的发展前景。这将带动变频器在塑料机械行业更广泛的应用。