變頻器在膠乳分離機上的應用

宋宗灼

（海南省技師學院,海口　571100）

變頻器在膠乳分離機上的應用

宋宗灼

（海南省技師學院,海口571100）

摘要：膠乳分離機的較高工作轉速和頻繁啟動的工作特點，注定了其摩擦升速機構的易損性和不穩定性。變頻技術的應用從根本上解決了這個問題。

關鍵詞：變頻器；膠乳分離機；轉速

隨著變頻技術的發展，變頻器用于電動機調速方面的節能性和無沖擊平穩啟動性正被更多的人們所關注。人們試圖通過開發應用變頻器，改善電動機的啟動狀態，達到降低成本、增創效益的目的，并為此做了多方面的嘗試和努力。本文介紹變頻技術在濃縮膠乳加工設備上的應用。

膠乳分離機是加工濃縮膠乳的設備，該設備的電動機功率為11kw，轉速為1450r/min。它通過橫軸與立軸之間一級齒輪增速，使立軸轉速達到7200r/min，分離轉鼓就是在這個工作轉速下將新鮮膠乳分為膠清和濃縮膠乳的。

乳膠分離機的分離轉鼓自身重量約250kg,從靜止狀態到進入7200r/min的工作狀態，這個加速過程用時需要約10min。從啟動機器的那一刻起，電動機就在額定轉速下工作，那么，分離轉鼓的轉速怎么能從慢到快穩步提升呢？原來，電動機的輸出軸與橫軸并不是剛性連接，盡管電動機啟動后其輸出軸的轉速為1450r/min，但橫軸的轉速卻是一點一點地增加的。橫軸與電動機連接的一端裝有一個內摩擦鼓，而電動機輸出軸上裝的是三塊離心式摩擦片。電動機靜止時，摩擦片與摩擦鼓不接觸，電動機輸出軸與橫軸分離；電動機工作時，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圓柱面緊緊貼合并滑動，用摩擦力帶動摩擦鼓旋轉，這樣，分離轉鼓就慢慢地旋轉起來了，直至摩擦鼓轉速也達到1450r/min，電動機輸出軸與橫軸完全接合。這時，膠乳分離機啟動完畢，達到了額定工作轉速，摩擦片與摩擦鼓之間不再有相對的滑動。

膠乳分離機的這個摩擦升速機構也可稱為摩擦離合器。在升速的整個時段，摩擦片的運動速度比摩擦鼓快，兩者之間存在相對滑動，導致摩擦片與摩擦鼓的磨損不可避免。當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，摩擦力就會下降，電動機就無法帶動分離轉鼓升速。摩擦片在摩擦鼓內產生嚴重的打滑現象，膠乳分離機無法獲得足夠的轉速而進入工作狀態。這時，必須將電動機拆下，更換摩擦片，機器才能恢復正常。

由于新鮮膠乳進入膠乳分離機的分離通道比較窄小，分離過程中膠乳中的一些雜質會沉積在分離碟片上，從而堵塞膠乳的流通。所以，膠乳分離機每工作3～4小時就必須停機，將分離轉鼓內的100多張碟片拆出來清洗，再將清洗干凈的碟片裝回轉鼓，待整機裝配完整后，再啟動機器開始新一輪生產。這樣，膠乳分離機每工作一天，就要停機、啟動四次左右。質量好的摩擦片可以用一個月，而質量差的摩擦片用一個星期就得更換了。膠乳分離機頻繁啟動的工作特點和摩擦升速機構的結構特點，決定了膠乳分離機升速可靠性低，關鍵零件容易磨損，工作穩定性差，這些都直接影響濃縮膠乳的生產效率和濃縮膠乳的產品質量。給膠乳分離機的使用造成了不便，也給膠乳分離機的維修增加了成本。

變頻器，能改變交流電的頻率，具有顯著的節能效果。一般情況下，機器設備上的交流電動機接入的都是電網上工頻交流電，電動機是在固定的50赫茲頻率下工作的，因此都有固定的輸出轉速。由于工況的變化，有時機器不需要電動機輸出過高的轉速，但由于不能適時調整，也就只能讓多余的電能就此耗費了。比如風機、空調、冰箱等。膠乳分離機升速時，摩擦片以1450r/min的速度在摩擦鼓內滑動，以此來帶動摩擦鼓一起旋轉，10分鐘后，摩擦鼓與摩擦片終于一起旋轉了。這期間，電動機的電流一直超過20A。如此啟動一次，就要耗費2度電。因為打滑，這又浪費了多少電呢？

如果接入膠乳分離機的交流電是低于50HZ的某一頻率交流電，則電動機將在低于1450r/min的某一轉速運轉。變頻器的最低輸出頻率可達0.5HZ，并且可以設定變頻器輸出交流電的頻率變化范圍和變化時間。電動機的旋轉速度與輸入電動機的交流電的頻率是對應的。有了這樣的變頻技術，我們拆除了膠乳分離機橫軸上的摩擦鼓和電動機輸出軸上的摩擦片，將橫軸與電動機輸出軸用聯軸器直接連接。經過設定，變頻器輸入電動機的交流電的頻率從0.5HZ緩慢增加至50HZ，用時12min，電動機的轉速則在設定的時間內從15r/min上升到1450r/min，從而完成膠乳分離機的啟動升速過程。相比之下，變頻器升速省電、準時、可靠，能提高生產效率，降低生產成本，保證產品質量。

試驗一經成功，眾多膠乳分離機使用單位便紛紛要求用變頻器改造其設備。在海南，首先成功應用變頻技術改造膠乳分離機的膠廠有原烏石膠廠、立才膠廠、東興膠廠等。

經測試，選用JP6C-T9-11型號的變頻器啟動膠乳分離機，在設定的12min升速時間里，輸入電動機的電流參數是從小到大平穩提升的。而摩擦機構啟動升速，電網上的交流電直接輸入電動機，電動機的電流從一開始就在大于正常工作電流的數值范圍內波動。兩種升速方法的電動機參數對照如下表：

電動機參數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打滑所造成的電能浪費，更為重要的是，膠乳分離機升速方法的徹底變革，消除了原有機構易磨損、易引起機體震動或轉鼓達不到額定轉速、濃縮乳膠濃度偏低等缺陷，使膠乳分離機的啟動和運轉狀態顯著改善。

作者簡介：宋宗灼（1967—）男，廣東五華人，畢業于華南熱帶作物學院農業機械化專業，機械工程師、講師，高級工。