引言:移動式大型聚乙烯管道生產(chǎn)設(shè)備可以生產(chǎn)的聚乙烯管道直徑超過2m,因此,對這種大型聚乙烯管道生產(chǎn)設(shè)備的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求是很高的:14個相互同步的驅(qū)動軸必須同時把校正的塑料管道移出真空室。
2km長的大口徑聚乙烯管道是輸油管中常見的。為了減少運輸費用并且把聚乙烯管道中的焊縫減少到最低的數(shù)量,總是要在施工現(xiàn)場使用移動式塑料擠出機。奧地利的塑料設(shè)備專業(yè)廠Kuag公司成功地研發(fā)生產(chǎn)出世界上最大的履帶式牽引設(shè)備,它上面配備的是塑料擠出生產(chǎn)過程中所需的真空室。而Lenze公司的技術(shù)服務(wù)團隊在保證這一“巨無霸”正常工作,有著嚴格公差尺寸的2200mm直徑的聚乙烯管道生產(chǎn)過程中扮演著非常重要的角色。
發(fā)展趨勢是大直徑管道
利用高密度聚乙烯(PE-HD)材料可以生產(chǎn)出包裝產(chǎn)品,家用產(chǎn)品和工業(yè)領(lǐng)域中所使用的零部件;而高密度聚乙烯材料的另一個重要用途是生產(chǎn)各種規(guī)格尺寸的關(guān)鍵,例如家用天然氣,煤氣管道,自來水管道等。這種材料有著很好的耐蝕性和防銹性能。因此在過去的一年中,人們向Kuag公司訂購的管道直徑越來越大,而且發(fā)展趨勢始終是照著大直徑方向。
光滑的,直徑達2m的高密度聚乙烯管道開辟了聚乙烯材料新的應(yīng)用領(lǐng)域,例如在自來水輸送,水力發(fā)電站的排水管道,遠距離供熱以及礦山工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域中。雖然開始的時候這些聚乙烯水力管道是為供水和排水而設(shè)計,生產(chǎn)的,但今天占管道生產(chǎn)很大比例的卻是數(shù)據(jù)電纜用的敷設(shè)管道,化工產(chǎn)品輸送管道或者壓力輸送管道。因此,Kuag公司預(yù)計:基于高密度聚乙烯材料本身的特性(高柔韌性,重量輕,焊接性能好)和越來大的直徑,使其在水泥工業(yè),GFK或者鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域中都會得到越來越多的應(yīng)用。而長達50年的使用壽命也對其推廣,應(yīng)用有著極大的幫助。
由于在大直徑管道中焊接的焊縫是管道最大的薄弱環(huán)節(jié),因此生產(chǎn)廠盡量努力生產(chǎn)長度尺寸盡可能大的管道;而這種超長管道無法按照常規(guī)的運輸方式進行運輸。Ergo公司在阿拉伯地區(qū)某國海水淡化設(shè)備中就采用了擠出技術(shù)生產(chǎn)的大直徑聚乙烯管道。Kuag公司在管道擠出生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中屬于全球技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè),在生產(chǎn)這種直徑2m的大型高密度聚乙烯管道時,這家奧地利Pucking市的生產(chǎn)廠研發(fā)生產(chǎn)了立體式真空室,保證了穩(wěn)定可靠的擠出生產(chǎn)。在這一擠出生產(chǎn)過程中,需要消耗的原材料是非常巨大的,及早做好原材料的準備是可以明顯減少生產(chǎn)成本的。
利用所謂的履帶式牽引設(shè)備可以把定型的聚乙烯管道從真空室中移出。移出的速度與擠出機的擠出速度完全相同。在這種新型RA2200/14S HU型履帶牽引設(shè)備中,Kuag公司同樣使用了Lenze公司的伺服驅(qū)動技術(shù)。14個完全同步的驅(qū)動軸在牽引速度0.01~1.23m/min時牽引力高達300000N.
長期以來,把這么大的牽引力在圓周上均勻的分布一直是一個難以解決的問題。因為在這一領(lǐng)域中,一直采用的是中央驅(qū)動和分級變速器?;钜恢笔请y以避免的最大問題。直到13年前,在塑料擠出技術(shù)領(lǐng)域中采用了伺服技術(shù)之后才有了大幅度的進步。如今Kuag公司的解決方案也是他們與Lenze公司合作的結(jié)晶。在使用多年之后,這一技術(shù)仍然受到專利保護,包括這一技術(shù)所使用的電氣控制柜,也最終導致世界最大的履帶牽引設(shè)備的問世。
為了能夠在短短幾小時內(nèi)完成履帶設(shè)備真空室的安裝和拆卸,Kuag公司把整個真空室設(shè)計為四個獨立的模塊,利用離合連接裝置可以把它們連接為一個整體;每一個模塊都可以方便地在輥道上運行。據(jù)Kuag公司介紹,他們采用的插接技術(shù)在真空室的安裝連接中非常有幫助:使得真空室的連接簡單又可靠。
最大的移動式履帶牽引設(shè)備
這一履帶式牽引設(shè)備的長度達6m,有14條履帶,每一條都可以單獨回歸零位。在大直徑聚乙烯管道的擠出生產(chǎn)時,履帶式牽引設(shè)備的可用性是非常重要的:因為每一次停頓和重新啟動都意味著生產(chǎn)能力的損失,都會浪費大量的原材料。據(jù)Kuag公司介紹:當管道壁厚達100mm時,原材料的成本占整個生產(chǎn)成本的90%。
Lenze公司的驅(qū)動技術(shù)方案由9300型伺服控制器,一臺MCA系列異步伺服電動機和一臺GKS型四檔錐齒輪減速機組成。減速機與履帶之間的傳動采用的是鏈傳動,總傳動比為i=1795.9,變速器本身的傳動比為i=823.8。很高的調(diào)節(jié)范圍使得Lenze公司的伺服驅(qū)動軸具有很寬的速度和扭矩調(diào)節(jié)范圍。Kuag公司利用這種大范圍的調(diào)節(jié)性能,也可以高速度地生產(chǎn)大直徑薄壁管。
Lenze公司使用的MCA系列伺服電動機設(shè)計獨特:盡管伺服電動機的結(jié)構(gòu)非常緊湊,但其扭矩和動態(tài)性能都很高。電動機的功率范圍為0.8~31.5kW,既有表面冷卻也有內(nèi)部冷卻的結(jié)構(gòu)形式。大尺寸的滾動軸承和耐高溫的潤滑脂以及增強型的隔熱保護,保證了動力強大的電動機有著很長的使用壽命。不同的法蘭連接方式和輸出軸結(jié)構(gòu),使得這種伺服電機的安裝配置更好,能夠更加輕松地完成現(xiàn)有設(shè)備的集成。