2019年 第45卷
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作者简介：高雄（1969-），男，毕业于西北轻工业学院电气技术专业，长期从事于橡胶设备维修、维护改造和管理工作，特别是高压橡塑胶管的设备管理以及自动控制方面的研发改造工作。 收稿日期：2019-09-09
胶管是橡胶工业中无可替代的产品，其涉及航天航海、机械、车辆等应用场合
[1]
。胶管的普遍应用，
使橡胶工业及其相关生产设备得到了快速发展。钢丝合股机是制造钢丝液压胶管的关键生产设备，胶管的好坏与合股钢丝的质量直接相关。
橡胶钢丝胶管的结构是由内胶层、钢丝增强层、缠绕层和外胶层五部分组成
[2]
。在橡胶钢丝胶管须承
受一定压力的应用场合，其中大部分压力需要依靠钢丝增强层承受。当压力施加到钢丝胶管上时，若增强层的钢丝与合股时的长度不等，则会造成伸缩量不相同，导致钢丝之间的磨擦，进而影响其使用寿命。因此，革新增强层的合股钢丝质量是提高橡胶钢丝胶管性能的关键技术。然而在实际生产中，钢丝合股机的合股质量并不十分理想，且合股质量也不稳定。
造成合股质量不稳定的因素有：
（1）因放线装置失稳而造成放线长度不相同；（2）由于张力控制不同从而使钢丝伸缩量不一样。以上因素均会导致合股钢丝的长度不尽相同，而悬垂差检测法不能将各个收线轮均检测，则造成合股钢丝的残次品被使用，从而导致胶管质量不稳定
[3~4]
。
基于上述分析，通过改善张力控制系统则能获得质量合格的合股钢丝。本文运用三垦力达推出的WD
系列卷绕专用变频器对高速钢丝合股机的张力控制系统进行改造升级，同时将钢丝合股机的被动放卷升级 射频识别设备关于三垦力达变频器在高速钢丝
合股机改造中的应用
高雄
(陕西延长石油西北橡胶有限责任公司，陕西 咸阳 712023)
摘要：在钢丝橡胶管的生产当中，合股钢丝质量的好坏起着至关重要的作用。合股钢丝的质量好坏在很大程度上取决于钢丝合股机恒张力控制系统的先进性。钢丝合股机恒张力控制系统的先进性又在钢丝的放卷和缠绕过程当中具有核心地位，因此本文运用三垦力达推出的WD 系列卷绕专用变频器对高速钢丝合股机的张力控制系统进行改造升级，同时将钢丝合股机的被动放卷升级为主动放卷，并加入张力检测机构，利用变频器实现闭环控制。通过实际生产过程的检验，整个系统具有自动化程度高，操作简单，运行稳定等优点，满足生产工艺的要求。
京能恒基
关键词：变频器；合股钢丝；恒张力控制；主动放卷中图分类号：TQ330.491
文章编号：1009-797X(2019)23-0055-03
文献标识码：B DOI:10.ki.rpte.2019.23.013
为主动放卷，并加入张力检测机构，利用变频器实现闭环控制，从而实现高速钢丝合股机张力的良好控制。
1 钢丝合股机介绍
钢丝合股机是钢丝编织机的辅助设备，主要作用是为钢丝编织机提供编织所用线轴。目前钢丝合股机分为两种：一种是主轴转速恒定，其工作特性会造成合出线的悬垂度相差较大，次品较多；另一种是恒定线速度，其悬垂度较好，合线质量高
[5~8]
。本文使用
的基于三垦力达变频器的钢丝合股机属于第二类别。
目前，合股机的张力机构大体可以分为两类：一类是机械结构控制；另一类是电气控制。机械结构控制主要应用于低速合股机，多用重物或弹簧，可以使所合的每一根线的张力一致。但其响应性能差，且启停过程中存在较大的张力波动，从而导致悬垂度不满足要求。电气控制在高速合股机上应用普遍，因为其在启停过程中，调整速度快且准确，张力基本恒定，且悬垂度较好
[5~8]
。本文改造的钢丝合股机采用电气
张力控制方式。
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人与嘼 交 互第45卷 第23期
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CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)
橡塑技术与装备（橡胶）
2 钢丝合股机张力控制原理
钢丝在牵引过程中会受到张力的影响，其张力产生原理如图1
所示。
图1 张力形成机理图
其中是钢丝缠绕的线速度，是钢丝放线的线速度，如果，张力增强，钢丝被拉紧；如果，张力减弱，钢丝将会松弛。在此过程中，若张力变化在弹性范围内，则张力F 满足胡克定律：
()()11
1
2
仿真软驱1
2
EA
K L
t t F v v d t v v d t
=
−=−∫∫ (1)
其中，E 是弹性模量，A 是截面积，L 为钢丝在张力状态下的长度，K 是弹性系数。根据式(1)可知，要使张力控制效果良好，须将和的线速度差控制在一定范围内。对于钢丝合股机的恒张力控制，其实是基于线速度的实时跟踪控制系统
[9~10]
。钢丝合股时，首
先假设速度恒定，其次使系统满足，且实时调整动力机构，从而令稳定，则钢丝可维持在令人满意的张力范围内，以此钢丝才能够在此张力下稳定的运行。
3 高速钢丝合股机系统技术改造方案
公司现有4台80年代从美国引进的高速钢丝合股机，此高速钢丝合股机属高压钢丝胶管生产线设备之一。主要用于多股钢丝的合并，为下一工序做准备。经过多年的使用其电气性能有了大幅的下降。在整个工作过程中，其工艺要求主要是为了保持张力恒定的恒线速度收卷，尤其是在起始和终止阶段。由于机械构造的限制，放卷为被动放卷。在节约费用的前提下，为提高高速钢丝合股机的合股性能，现对其进行技术改造升级。
3.1 技术改造总体思路
为了满足合股线的恒张力，维持各合股线的张力相同，同时满足系统性能指标要求，需要设计一种既可以实现合股线放线张力调节，又可以满足张力平衡调节的系统。因此，本文提出一种技术改造方案：
（1）将被动放卷改为主动放卷，在放卷侧加放卷电机，由同步带拖动负载，变频器控制放卷电机放线
锡渣分离机
速度
（2）收卷侧改为三垦力达WD 系列卷绕专用变频器；
（3）增设张力检测机构，将电位器侧张力变化信号反馈到收卷电机侧，通过PID 控制以实现收放卷同步。
3.2 控制架构及原理
高速合股机的控制架构如图2所示，张力检测由
张力架和张力检测电位计构成，用于检测张力的变化，然后将张力反馈到三垦力达WD 卷绕专用变频器中，通过PID 控制，控制收卷电机的转速和位置。收卷电机首先确定初始卷径，然后由设定转速计算得到变频器的初始频率，最后根据卷径的增大依次降低变频速度，从而保证线速度恒定；放卷电机与收卷电机之间
通过同步带连接。表1为控制系统中所需的部分电气
组件参数。
图2 控制架构
表1 电气组件具体参数
产品名称型号三垦力达变频器WD05-4.OK 张力检测用电位器
10k ，2W 收卷电机
4kW/4P
3.3 生产工艺要求
（1）设备在运行过程中保持恒线速度；（2）在启动和停车时无大的冲击现象；（3）断线停车保护功能；（4）点车慢速功能；（5）长度显示功能；（6）满线停车功能。
4 结束语
本文对高速钢丝合股机进行技术改造，首先运用三垦力达变频器使牵引、整线、排线、收卷协调一致；然后采用主动放线设计，同时增加张力检测机构使各机构联动控制，从而实现了合股线的恒张力和张力平
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高雄·关于三垦力达变频器在高速钢丝合股机改造中的应用
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衡。本文提出的基于三垦力达变频器的高速钢丝合股机控制方案已成功应用于公司生产，该系统控制精度高，易操作，且有效提高了工作效率。参考文献：
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解析[J].包装工程，2005(05):62~64.
Application of Sanken Lida frequency converter in the transformation of
high speed steel wire stranding machine
Gao Xiong
(Shaanxi Yanchang Petroleum Northwest Rubber Co. LTD., Xianyang 712023, Shaanxi, China)
Abstract: In the production of steel wire rubber hoses, the quality of the stranded steel wire plays a vital role. The quality of the stranded steel wire mainly depends on the advanced nature of the constant tension control system of the wire stranding machine. The advancement of the constant tension control system has a central position in the unwinding and winding process of steel wire. Therefore, this paper uses the WD series winding special frequency converter introduced by Sanken Lida to transform and upgrade the tension control system of the high-speed steel wire piling machine, and upgrade the passive unwinding to the active unwinding. The tension detecting mechanism was added, and the frequency converter was used to realize closed-loop control. Through the inspection of the actual production process, the whole system has the advantages of high degree of automation, simple operation, stable operation, etc., which can meet the requirements of the production process.
Key words: frequency converter; stranding steel wire; constant tension control; active unwinding
(R-11)
卡博特乌海工厂正式投产，世界级气相白炭黑生产工厂助力西部发展
The Cabot Wuhai plant was officially put into operation, and the world-class fumed silica production
plant
helped the western development 美国卡博特公司宣布，其位于中国内蒙古乌海的气相白炭黑新工厂正式投产，这座世界级的气相白炭黑生产基地，将为卡博特全球增添8 000 t 的产能。随着乌海工厂的正式投产，卡博特成为中国市场最大的气相白炭黑供应商。
卡博特乌海项目于2016年9月正式对外宣布，是卡博特与内蒙古恒业成有机硅公司合资组建的世界级气相白炭黑生产工厂，其中卡博特持有80%的股份。
在该项合作中，卡博特引进了其先进的气相白炭黑生产技术，以及在快速增长的中国市场中拥有强劲的领导地位，而恒业公司成为该项目提供长期可靠的原料来源，并与卡博特以闭环方式实现循环经济运营模式，双方以最大限度地实现副产品的综合利用，同时消除了生产废弃物。
摘编自“中国轮胎商务网”
(R-03)
空调连接管
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