变频器在胶乳分离机上的应用

宋宗灼

（海南省技师学院,海口　571100）

变频器在胶乳分离机上的应用

宋宗灼

（海南省技师学院,海口571100）

摘要：胶乳分离机的较高工作转速和频繁启动的工作特点，注定了其摩擦升速机构的易损性和不稳定性。变频技术的应用从根本上解决了这个问题。

关键词：变频器；胶乳分离机；转速

随着变频技术的发展，变频器用于电动机调速方面的节能性和无冲击平稳启动性正被更多的人们所关注。人们试图通过开发应用变频器，改善电动机的启动状态，达到降低成本、增创效益的目的，并为此做了多方面的尝试和努力。本文介绍变频技术在浓缩胶乳加工设备上的应用。

胶乳分离机是加工浓缩胶乳的设备，该设备的电动机功率为11kw，转速为1450r/min。它通过横轴与立轴之间一级齿轮增速，使立轴转速达到7200r/min，分离转鼓就是在这个工作转速下将新鲜胶乳分为胶清和浓缩胶乳的。

乳胶分离机的分离转鼓自身重量约250kg,从静止状态到进入7200r/min的工作状态，这个加速过程用时需要约10min。从启动机器的那一刻起，电动机就在额定转速下工作，那么，分离转鼓的转速怎么能从慢到快稳步提升呢？原来，电动机的输出轴与横轴并不是刚性连接，尽管电动机启动后其输出轴的转速为1450r/min，但横轴的转速却是一点一点地增加的。横轴与电动机连接的一端装有一个内摩擦鼓，而电动机输出轴上装的是三块离心式摩擦片。电动机静止时，摩擦片与摩擦鼓不接触，电动机输出轴与横轴分离；电动机工作时，摩擦片在离心力的作用下向外甩出，三块摩擦片的外圆弧面与摩擦鼓的内圆柱面紧紧贴合并滑动，用摩擦力带动摩擦鼓旋转，这样，分离转鼓就慢慢地旋转起来了，直至摩擦鼓转速也达到1450r/min，电动机输出轴与横轴完全接合。这时，胶乳分离机启动完毕，达到了额定工作转速，摩擦片与摩擦鼓之间不再有相对的滑动。

胶乳分离机的这个摩擦升速机构也可称为摩擦离合器。在升速的整个时段，摩擦片的运动速度比摩擦鼓快，两者之间存在相对滑动，导致摩擦片与摩擦鼓的磨损不可避免。当因磨损而造成摩擦片变薄、摩擦片与摩擦鼓的接触面积减小时，摩擦力就会下降，电动机就无法带动分离转鼓升速。摩擦片在摩擦鼓内产生严重的打滑现象，胶乳分离机无法获得足够的转速而进入工作状态。这时，必须将电动机拆下，更换摩擦片，机器才能恢复正常。

由于新鲜胶乳进入胶乳分离机的分离通道比较窄小，分离过程中胶乳中的一些杂质会沉积在分离碟片上，从而堵塞胶乳的流通。所以，胶乳分离机每工作3～4小时就必须停机，将分离转鼓内的100多张碟片拆出来清洗，再将清洗干净的碟片装回转鼓，待整机装配完整后，再启动机器开始新一轮生产。这样，胶乳分离机每工作一天，就要停机、启动四次左右。质量好的摩擦片可以用一个月，而质量差的摩擦片用一个星期就得更换了。胶乳分离机频繁启动的工作特点和摩擦升速机构的结构特点，决定了胶乳分离机升速可靠性低，关键零件容易磨损，工作稳定性差，这些都直接影响浓缩胶乳的生产效率和浓缩胶乳的产品质量。给胶乳分离机的使用造成了不便，也给胶乳分离机的维修增加了成本。

变频器，能改变交流电的频率，具有显著的节能效果。一般情况下，机器设备上的交流电动机接入的都是电网上工频交流电，电动机是在固定的50赫兹频率下工作的，因此都有固定的输出转速。由于工况的变化，有时机器不需要电动机输出过高的转速，但由于不能适时调整，也就只能让多余的电能就此耗费了。比如风机、空调、冰箱等。胶乳分离机升速时，摩擦片以1450r/min的速度在摩擦鼓内滑动，以此来带动摩擦鼓一起旋转，10分钟后，摩擦鼓与摩擦片终于一起旋转了。这期间，电动机的电流一直超过20A。如此启动一次，就要耗费2度电。因为打滑，这又浪费了多少电呢？

如果接入胶乳分离机的交流电是低于50HZ的某一频率交流电，则电动机将在低于1450r/min的某一转速运转。变频器的最低输出频率可达0.5HZ，并且可以设定变频器输出交流电的频率变化范围和变化时间。电动机的旋转速度与输入电动机的交流电的频率是对应的。有了这样的变频技术，我们拆除了胶乳分离机横轴上的摩擦鼓和电动机输出轴上的摩擦片，将横轴与电动机输出轴用联轴器直接连接。经过设定，变频器输入电动机的交流电的频率从0.5HZ缓慢增加至50HZ，用时12min，电动机的转速则在设定的时间内从15r/min上升到1450r/min，从而完成胶乳分离机的启动升速过程。相比之下，变频器升速省电、准时、可靠，能提高生产效率，降低生产成本，保证产品质量。

试验一经成功，众多胶乳分离机使用单位便纷纷要求用变频器改造其设备。在海南，首先成功应用变频技术改造胶乳分离机的胶厂有原乌石胶厂、立才胶厂、东兴胶厂等。

经测试，选用JP6C-T9-11型号的变频器启动胶乳分离机，在设定的12min升速时间里，输入电动机的电流参数是从小到大平稳提升的。而摩擦机构启动升速，电网上的交流电直接输入电动机，电动机的电流从一开始就在大于正常工作电流的数值范围内波动。两种升速方法的电动机参数对照如下表：

电动机参数升速方法变频器升速摩擦片升速频率（HZ）0.5～50　50电压（V）20～380　380电流（A）1～25　20～30

显然，变频器消除了摩擦片升速时打滑所造成的电能浪费，更为重要的是，胶乳分离机升速方法的彻底变革，消除了原有机构易磨损、易引起机体震动或转鼓达不到额定转速、浓缩乳胶浓度偏低等缺陷，使胶乳分离机的启动和运转状态显著改善。

作者简介：宋宗灼（1967—）男，广东五华人，毕业于华南热带作物学院农业机械化专业，机械工程师、讲师，高级工。