低压变频器ACS800在轮胎厂密炼主机上的应用

陈蕊英

摘要：本文通过介绍ABB变频器ACS800的工作原理及优点，来阐述在我厂里，炼胶工区的母炼机BB370是通过ACS800控制它的密炼主机的交流电机，而ACS800因为它的DTC特性使得我厂的BB370在生产效率方面达到了更高。

关键词：ACS800；BB370；交流电机；DTC；效率前言

在橡胶工业，早就广泛普及采用密炼机。从混炼机的功能、结构特点来看，也多根据混炼的橡胶配方、品质和生产形式等灵活采用混炼设备。但是，由于橡胶制品的功能特性在很大程度上取决于胶料的混炼程度，所以在开发材料时混炼技术和混炼设备是重要因素。

本文介绍了ABB变频器ACS800的工作原理及结构和优点，同时还介绍了ABB变频器ACS800在母炼机BB370上的应用。

1绪论

1.1密炼机的简述

密闭式炼胶机简称密炼机，主要用于橡胶的塑炼和混炼。密炼机一般由密炼室、两个相对回转的转子、上顶栓、下顶栓、测温系统、加热和冷却系统、排气系统、安全装置、排料装置和记录装置组成。转子的表面有螺旋状突棱，突棱的数目有二棱、四棱、六棱等，转子的断面几何形状有三角形、圆筒形或椭圆形三种，有切向式和啮合式两类。测温系统是由热电偶组成，主要用来测定混炼过程中密炼室内温度的变化；加热和冷却系统主要是为了控制转子和混炼室内腔壁表面的温度。

1.2用直流电机的密炼主机的简述

密炼机是轮胎行业炼胶生产的重要设备，我司1996年引进了美国FARREL公司F370密炼机组。电机选用美国通用公司生产的直流电机，进线电压为600V，电机功率为3000HP，额定电流3350A，应用范围的过载电流6700A时可持续60S（允许短时过载到8710A）。驱动部分采用的是美国通用公司DC2000直流双驱动器并联运行装置（单台直流驱动器输出的电流2250A），整流变压器、平波电抗器、测速编码器、DC2000的12脉动运行直流调速控制柜组成的直流传动系统，应用于高温高压和0—60r／min无级调速的汽车子午胎各种胶料炼胶生产。对直流传动系统中直流电机的要求是：启动转矩大，过载系数大，耐超负荷特性好，四象限运行。由于种种原因，该设备在运行时，存在着三种故障。①电机在空负荷运行时会无缘无故停止运行（显示通信故障）；②设备在自动运行时调速电位器如果旋转到零速时电机会不受控制反转；③在炼胶负载较大时会停机。为了解决以上存在问题，公司尝试用西门子全数字直流调速装置和技术进行改造。

公司采用SIEMENS公司SIMOREG全数字直流调速装置和技术，利用原系统的整流变压器、平波电抗器、主开关、测速编码器、功率单元，与原有的系统正确连接和兼容，适应生产工艺负荷的大范围变化。

采用两套6RA70可逆全数字直流调速装置，分别构成主、从机的控制核心，对两套可逆功率部分分别进行触发控制，采用了四象限的SIMOREG6RA70装置，励磁回路采用单相半控桥，装置的额定励磁电流为50A，电枢和励磁回路所有的调节和传动控制功能通过两台高效能的微处理器实现，调节功能在软件中通过参数构成的程序模块来实现。

经过近两个月的运行，证明了本系统有较好的稳定性与可靠性，采用这种通讯方式简单、实用、经济、使用操作方便，也说明了6RA70装置用于密炼机系统控制是有效和可行的。

但是，目前，直流电机的技术已不能满足炼胶设备中使用，高压变频调速是当前胶料混炼的主流和发展趋势；若对主电机驱动系统进行彻底改造，实现高压变频调速，这样能从根本上解决上述问题，而且设备能力、胶料混炼质量也会得到大幅提升。

2.1.2ACS800的结构

一个ABB多传动由图2.5所示的多个不同单元组成。这些组成部分称为多传动单元，其中最重要的单元有：

1）、传动逆变单元（或称传动单元）；

2）、二极管整流单元；

3）、IGBT整流单元；

4）、可控硅整流单元；

5）、动态制动单元；

6）、控制单元（可选）。

2.2变频器ACS800的优点

ACS800的电机控制模式可选择为直接转矩控制（DTC）或选择为标量控制。而直接转矩控制（DTC）技术是ACS800的其中一个重要功能。

继矢量控制之后，1984年德国鲁尔大学的DepenBrock又提出了交流电动机的直接转矩控制方法，其特点是直接采用空间电压矢量，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通；采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM（空间矢量SPWM）直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。和矢量控制不同，直接转矩控制摒弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单的通过电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。

直接转矩控制的优点：1）、控制思想简单；2）、控制系统简洁明了；3）、动、静态性能优良。

3应用及改进

3.1ACS800在我厂的实际应用

变频器ACS800在我厂的应用主要是在炼胶工区的母炼机BB370。在广义方面来说，BB370的密炼机包括上顶栓、转子、下顶栓、液压站和主减速箱等，而主机转子和主减速箱是由主交流电机带动运行。

母炼机BB370有两种运行方式，一种是自动方式，这种方式是由中控室上位机的智能控制系统的设定，再通过PLC来控制密炼主机的交流电机。另一种是手动方式，这种方式是由生产人员通过调节电柜上的电位器来控制密炼主机的交流电机。

在母炼机BB370的生产运行中，主要是通过程序来控制密炼主机的交流电机的转子来生产的。首先是由工艺人员在中控室设定每种规格的胶的转速，其次把转速传送到BB370的PLC程序，然后BB370的PLC通过D/A模块把转速转化为4—20mA的电流，再把电流传送到变频器ACS800，最后ACS800通过自身的内部结构把电流转化为转速等。

下图是ACS800的模块在整个电柜的排序。

参考文献：

[1]邹勇智等，美国F370密炼机主机控制系统的改造

[2]ABB_ACS800变频器硬件手册

[3]控制面板ACS800标准应用程序7.X

[4]ACS800-104hwcn逆变组模块中文手册

[5]ACS800MDcatalogueCN_D