變頻器在膠乳分離機(jī)上的應(yīng)用

宋宗灼

（海南省技師學(xué)院,?？凇?71100）

變頻器在膠乳分離機(jī)上的應(yīng)用

宋宗灼

（海南省技師學(xué)院,?？?71100）

摘要：膠乳分離機(jī)的較高工作轉(zhuǎn)速和頻繁啟動(dòng)的工作特點(diǎn)，注定了其摩擦升速機(jī)構(gòu)的易損性和不穩(wěn)定性。變頻技術(shù)的應(yīng)用從根本上解決了這個(gè)問題。

關(guān)鍵詞：變頻器；膠乳分離機(jī)；轉(zhuǎn)速

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速方面的節(jié)能性和無沖擊平穩(wěn)啟動(dòng)性正被更多的人們所關(guān)注。人們試圖通過開發(fā)應(yīng)用變頻器，改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到降低成本、增創(chuàng)效益的目的，并為此做了多方面的嘗試和努力。本文介紹變頻技術(shù)在濃縮膠乳加工設(shè)備上的應(yīng)用。

膠乳分離機(jī)是加工濃縮膠乳的設(shè)備，該設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率為11kw，轉(zhuǎn)速為1450r/min。它通過橫軸與立軸之間一級齒輪增速，使立軸轉(zhuǎn)速達(dá)到7200r/min，分離轉(zhuǎn)鼓就是在這個(gè)工作轉(zhuǎn)速下將新鮮膠乳分為膠清和濃縮膠乳的。

乳膠分離機(jī)的分離轉(zhuǎn)鼓自身重量約250kg,從靜止?fàn)顟B(tài)到進(jìn)入7200r/min的工作狀態(tài)，這個(gè)加速過程用時(shí)需要約10min。從啟動(dòng)機(jī)器的那一刻起，電動(dòng)機(jī)就在額定轉(zhuǎn)速下工作，那么，分離轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速怎么能從慢到快穩(wěn)步提升呢？原來，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與橫軸并不是剛性連接，盡管電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后其輸出軸的轉(zhuǎn)速為1450r/min，但橫軸的轉(zhuǎn)速卻是一點(diǎn)一點(diǎn)地增加的。橫軸與電動(dòng)機(jī)連接的一端裝有一個(gè)內(nèi)摩擦鼓，而電動(dòng)機(jī)輸出軸上裝的是三塊離心式摩擦片。電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)，摩擦片與摩擦鼓不接觸，電動(dòng)機(jī)輸出軸與橫軸分離；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，摩擦片在離心力的作用下向外甩出，三塊摩擦片的外圓弧面與摩擦鼓的內(nèi)圓柱面緊緊貼合并滑動(dòng)，用摩擦力帶動(dòng)摩擦鼓旋轉(zhuǎn)，這樣，分離轉(zhuǎn)鼓就慢慢地旋轉(zhuǎn)起來了，直至摩擦鼓轉(zhuǎn)速也達(dá)到1450r/min，電動(dòng)機(jī)輸出軸與橫軸完全接合。這時(shí)，膠乳分離機(jī)啟動(dòng)完畢，達(dá)到了額定工作轉(zhuǎn)速，摩擦片與摩擦鼓之間不再有相對的滑動(dòng)。

膠乳分離機(jī)的這個(gè)摩擦升速機(jī)構(gòu)也可稱為摩擦離合器。在升速的整個(gè)時(shí)段，摩擦片的運(yùn)動(dòng)速度比摩擦鼓快，兩者之間存在相對滑動(dòng)，導(dǎo)致摩擦片與摩擦鼓的磨損不可避免。當(dāng)因磨損而造成摩擦片變薄、摩擦片與摩擦鼓的接觸面積減小時(shí)，摩擦力就會(huì)下降，電動(dòng)機(jī)就無法帶動(dòng)分離轉(zhuǎn)鼓升速。摩擦片在摩擦鼓內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象，膠乳分離機(jī)無法獲得足夠的轉(zhuǎn)速而進(jìn)入工作狀態(tài)。這時(shí)，必須將電動(dòng)機(jī)拆下，更換摩擦片，機(jī)器才能恢復(fù)正常。

由于新鮮膠乳進(jìn)入膠乳分離機(jī)的分離通道比較窄小，分離過程中膠乳中的一些雜質(zhì)會(huì)沉積在分離碟片上，從而堵塞膠乳的流通。所以，膠乳分離機(jī)每工作3～4小時(shí)就必須停機(jī)，將分離轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的100多張碟片拆出來清洗，再將清洗干凈的碟片裝回轉(zhuǎn)鼓，待整機(jī)裝配完整后，再啟動(dòng)機(jī)器開始新一輪生產(chǎn)。這樣，膠乳分離機(jī)每工作一天，就要停機(jī)、啟動(dòng)四次左右。質(zhì)量好的摩擦片可以用一個(gè)月，而質(zhì)量差的摩擦片用一個(gè)星期就得更換了。膠乳分離機(jī)頻繁啟動(dòng)的工作特點(diǎn)和摩擦升速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了膠乳分離機(jī)升速可靠性低，關(guān)鍵零件容易磨損，工作穩(wěn)定性差，這些都直接影響濃縮膠乳的生產(chǎn)效率和濃縮膠乳的產(chǎn)品質(zhì)量。給膠乳分離機(jī)的使用造成了不便，也給膠乳分離機(jī)的維修增加了成本。

變頻器，能改變交流電的頻率，具有顯著的節(jié)能效果。一般情況下，機(jī)器設(shè)備上的交流電動(dòng)機(jī)接入的都是電網(wǎng)上工頻交流電，電動(dòng)機(jī)是在固定的50赫茲頻率下工作的，因此都有固定的輸出轉(zhuǎn)速。由于工況的變化，有時(shí)機(jī)器不需要電動(dòng)機(jī)輸出過高的轉(zhuǎn)速，但由于不能適時(shí)調(diào)整，也就只能讓多余的電能就此耗費(fèi)了。比如風(fēng)機(jī)、空調(diào)、冰箱等。膠乳分離機(jī)升速時(shí)，摩擦片以1450r/min的速度在摩擦鼓內(nèi)滑動(dòng)，以此來帶動(dòng)摩擦鼓一起旋轉(zhuǎn)，10分鐘后，摩擦鼓與摩擦片終于一起旋轉(zhuǎn)了。這期間，電動(dòng)機(jī)的電流一直超過20A。如此啟動(dòng)一次，就要耗費(fèi)2度電。因?yàn)榇蚧?，這又浪費(fèi)了多少電呢？

如果接入膠乳分離機(jī)的交流電是低于50HZ的某一頻率交流電，則電動(dòng)機(jī)將在低于1450r/min的某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻器的最低輸出頻率可達(dá)0.5HZ，并且可以設(shè)定變頻器輸出交流電的頻率變化范圍和變化時(shí)間。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與輸入電動(dòng)機(jī)的交流電的頻率是對應(yīng)的。有了這樣的變頻技術(shù)，我們拆除了膠乳分離機(jī)橫軸上的摩擦鼓和電動(dòng)機(jī)輸出軸上的摩擦片，將橫軸與電動(dòng)機(jī)輸出軸用聯(lián)軸器直接連接。經(jīng)過設(shè)定，變頻器輸入電動(dòng)機(jī)的交流電的頻率從0.5HZ緩慢增加至50HZ，用時(shí)12min，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速則在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)從15r/min上升到1450r/min，從而完成膠乳分離機(jī)的啟動(dòng)升速過程。相比之下，變頻器升速省電、準(zhǔn)時(shí)、可靠，能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

試驗(yàn)一經(jīng)成功，眾多膠乳分離機(jī)使用單位便紛紛要求用變頻器改造其設(shè)備。在海南，首先成功應(yīng)用變頻技術(shù)改造膠乳分離機(jī)的膠廠有原烏石膠廠、立才膠廠、東興膠廠等。

經(jīng)測試，選用JP6C-T9-11型號的變頻器啟動(dòng)膠乳分離機(jī)，在設(shè)定的12min升速時(shí)間里，輸入電動(dòng)機(jī)的電流參數(shù)是從小到大平穩(wěn)提升的。而摩擦機(jī)構(gòu)啟動(dòng)升速，電網(wǎng)上的交流電直接輸入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的電流從一開始就在大于正常工作電流的數(shù)值范圍內(nèi)波動(dòng)。兩種升速方法的電動(dòng)機(jī)參數(shù)對照如下表：

電動(dòng)機(jī)參數(shù)升速方法變頻器升速摩擦片升速頻率（HZ）0.5～50　50電壓（V）20～380　380電流（A）1～25　20～30

顯然，變頻器消除了摩擦片升速時(shí)打滑所造成的電能浪費(fèi)，更為重要的是，膠乳分離機(jī)升速方法的徹底變革，消除了原有機(jī)構(gòu)易磨損、易引起機(jī)體震動(dòng)或轉(zhuǎn)鼓達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速、濃縮乳膠濃度偏低等缺陷，使膠乳分離機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)顯著改善。

作者簡介：宋宗灼（1967—）男，廣東五華人，畢業(yè)于華南熱帶作物學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)，機(jī)械工程師、講師，高級工。