L’application du convertisseur de fréquence dans les équipements alimentaires
Aujourd’hui, l’industrie des machines alimentaires s’est développée rapidement et sa tendance de développement est la suivante :
(1) Facile à utiliser, sûr et fiable, facile à entretenir ;
(2) Robuste et durable, même s’il n’est pas correctement utilisé, il n’est pas facile de tomber en panne ;
(3) Poids léger et petite taille ;
(4) Rendre la qualité des produits fabriqués stable et améliorer l’efficacité.
Le convertisseur de fréquence en tant que dispositif d’entraînement par moteur modifiera dans une certaine mesure le niveau global de l’équipement des machines alimentaires. Son efficacité repose sur les deux points suivants : (1) Augmenter la production et réduire les coûts. Il peut améliorer la technologie de production, améliorer la production et la qualité des produits, réduire efficacement les coûts et maximiser les profits. (2) Réaliser le logiciel de contrôle, améliorer la fonction et réaliser le fonctionnement sans trébucher à travers les fonctions de compensation de couple, de prévention de décrochage et de réenclenchement.
Comment choisir le bon convertisseur de fréquence pour répondre aux exigences croissantes de la modernisation des machines alimentaires est un problème difficile auquel sont confrontés de nombreux fabricants de machines alimentaires, ce type de convertisseur de fréquence doit être capable de s’adapter à l’environnement de fabrication alimentaire, de répondre aux changements de charge alimentaire et d’être proche des besoins de l’utilisateur (prix, service après-vente et fonctionnement) Par conséquent, cet article présentera l’application du convertisseur de fréquence dans les machines alimentaires.
L’application du convertisseur de fréquence dans le système de transmission
Dans les machines alimentaires, le système de convoyeur est utilisé en grandes quantités, comme le gâteau doit être alimenté par la bande transporteuse avant la cuisson, et passer à travers le four de cuisson à une vitesse uniforme en fonction du processus de cuisson, qui implique deux équipements de convoyage, c’est-à-dire la bande transporteuse d’alimentation et la bande transporteuse de la ligne de cuisson, la vitesse des deux doit correspondre, ce qui peut faciliter la même montée et descente. Dans le passé, la régulation de la vitesse d’un tel équipement utilisait essentiellement un changement de vitesse mécanique manuel étape par étape (comme la modification de la taille de la poulie ou du rapport de vitesse de la boîte de vitesses, etc.), mais maintenant la plage de contrôle de la vitesse peut être considérablement élargie après l’utilisation de la régulation de vitesse de conversion de fréquence, et la régulation de vitesse en continu peut être réalisée.
Des lignes de production de boissons en bouteille similaires (comme le montre la figure 1 à gauche) et des lignes de dosage et d’emballage de matières premières en poudre utiliseront des systèmes de transmission par conversion de fréquence. Dans le système de convoyeur, les utilisateurs peuvent contrôler la vitesse de la bande transporteuse en fonction de la taille et du matériau de la matière première pour assurer une texture uniforme ; Dans le même temps, en fonction des exigences de rapport de vitesse entre les différents systèmes de transmission, des fonctions telles que la synchronisation de la vitesse et le réglage fin sont réalisées. Étant donné que des conditions de travail différentes nécessitent des sources de vitesse différentes pour contrôler les composants d’entraînement du système de transmission, le convertisseur de fréquence doit disposer de plus de sources de fréquence et de méthodes de fonctionnement. Il dispose de trois canaux de commande de fonctionnement (panneau de commande donné, terminal de contrôle donné et communication série donnée) et peut basculer entre eux de différentes manières ; Il dispose de 10 sources de fréquence (données numériques, tension analogique données, courant analogique donné, impulsions données, port série donné, etc.) et 10 sources de fréquences auxiliaires, qui peuvent basculer entre elles et réaliser de manière flexible le réglage fin de la fréquence auxiliaire et la synthèse de fréquence. Le convertisseur de fréquence est utilisé dans la ligne de production de boissons en bouteille pour le contrôle de l’entraînement du convoyeur, grâce à l’utilisation d’un convertisseur de fréquence, il peut obtenir les effets suivants : (1) Augmenter considérablement la sortie : dans le mode de contrôle vectoriel sans capteur de vitesse (SVC), la plage de contrôle est de 1 : 100 et la précision du contrôle est de ±0,5 %. La vitesse principale du système de transfert peut être facilement contrôlée pour différents processus de fabrication alimentaire, tandis que les autres équipements de transfert seront automatiquement synchronisés et adaptés sans réglage manuel. Il est ainsi facile d’augmenter le rendement en ajustant la vitesse. (2) Tirez pleinement parti des avantages du moteur asynchrone : l’utilisation d’un convertisseur de fréquence pour réguler la vitesse n’a pas besoin d’ajouter un mécanisme mécanique supplémentaire de régulation de la vitesse, de sorte que le système de transmission sera plus compact et léger, et le fonctionnement du moteur asynchrone à engrenages sera plus efficace. Étant donné que l’actionneur du système de transmission est le moteur lui-même et qu’il n’y a pas de pièces mécaniques supplémentaires, il peut être utilisé dans des environnements humides ou des situations extérieures ou anti-émeutes avec seulement un niveau de protection accru pour le moteur, ce qui est souvent courant dans les machines alimentaires, telles que les lignes de production de boissons, les lignes de production de poisson et les lignes de production d’alcool comestible. De même, la régulation de la vitesse de conversion de fréquence évite l’opération de maintenance fastidieuse du remplacement des balais de charbon ou des collecteurs dans la régulation de la vitesse du moteur à courant continu. Bien sûr, pour certains systèmes de transmission de moteur asynchrone qui fonctionnaient auparavant à vitesse fixe, l’application de la régulation de vitesse de conversion de fréquence est également très simple et efficace, et la transformation peut être complétée par l’ajout d’un convertisseur de fréquence. (3) Fonction de démarrage et d’arrêt progressifs : Dans le système de transmission, s’il démarre à pleine vitesse, il endommagera l’objet. Après avoir utilisé la régulation de vitesse de conversion de fréquence, il est très facile d’obtenir un démarrage à pleine charge à vitesse zéro et fournit 150 % du couple de démarrage de 0,5 Hz sous le mode de contrôle SVC, de sorte qu’il démarre en douceur tout en surmontant le couple de friction de démarrage. Dans le même temps, le convertisseur de fréquence peut également fournir une fonction d’arrêt en douceur lors du stationnement. Son temps d’accélération et son temps de décélération peuvent être ajustés à partir de 0 ~ 3000s, et les courbes d’accélération et de décélération peuvent être divisées en lignes droites et en courbes S, et il y a 4 temps d’accélération et de décélération intégrés (sélectionnés par les terminaux). (4) Fonctions de fonctionnement complètes : le démarrage, l’arrêt, la marche arrière (avant ou arrière) et le fonctionnement en marche arrière peuvent être facilement réalisés par les fils de borne et la définition des paramètres de borne (groupe F4). La fonction avant et arrière du moteur nécessite différents contacteurs dans la fréquence de puissance, et le convertisseur de fréquence n’a qu’à modifier la séquence de phase de sortie pour y parvenir. Le freinage est une fonction courante du fonctionnement de conversion de fréquence, et le convertisseur de fréquence est connecté à la résistance de freinage pour réaliser un freinage rapide afin de gérer l’énergie régénérative pendant le processus de freinage. (5) Fonctionnement au-delà de la vitesse nominale : Le convertisseur de fréquence lui-même permet au moteur de fonctionner entre 0 et la fréquence de sortie maximale, tant que le moteur n’est pas surchargé lorsqu’il fonctionne au-delà de la vitesse nominale. (6) Améliorer la précision du transport : Par exemple, après avoir utilisé un convertisseur de fréquence dans le système de transport de matières premières en poudre, il peut contrôler proportionnellement la vitesse de transport des matières premières en poudre ou le chargement uniforme des matières premières en poudre sur la bande transporteuse peut être facilement réalisé, améliorant ainsi la précision de l’alimentation et, en fin de compte, assurant la précision de l’emballage alimentaire.
L’application d’un convertisseur de fréquence dans le dispositif de mélange
Le mélangeur de mélange est le plus utilisé dans les machines alimentaires, y compris l’eau de mélange à grande vitesse, le matériau moussant dim sum, le remplissage à agitation à ultra-basse vitesse et d’autres machines. Le mélangeur est essentiellement une charge de couple constante, ce qui nécessite une grande plage de régulation de la vitesse du convertisseur de fréquence et une forte résistance aux surcharges. Dans le dispositif de mélange, la vitesse du moteur est contrôlée en fonction du changement de matériau afin de définir les conditions de mélange optimales.
Le convertisseur de fréquence a un couple de démarrage élevé, en choisissant le mode de contrôle vectoriel VC, il peut atteindre un couple de démarrage de 180 % à 0Hz, et a une capacité de surcharge élevée de 150 % de courant nominal 60s, 180 % de courant nominal 1s, et il a également les caractéristiques de « excavatrice », qui peut limiter automatiquement le couple pendant le fonctionnement et empêcher les déclenchements fréquents de surintensité ; Dans le cas du contrôle en boucle fermée VC, le contrôle du couple peut être réalisé. Par conséquent, il peut assurer le couple élevé à basse vitesse et la fonction d’accélération et de décélération en douceur dans toute la gamme de fréquences nécessaire pour le dispositif de mélange.
Le dispositif de mélange traite souvent des matériaux pulvérulents ou visqueux (tels que le jus de sucre, l’amidon, etc.), ce qui bloquera la roue du dispositif de mélange et augmentera le couple de démarrage sous l’influence de la température et de l’humidité, de sorte que de nombreux convertisseurs de fréquence ne peuvent pas être démarrés du tout, donc une méthode « terre » supplémentaire sera adoptée : utilisez d’abord la commutation de fréquence de puissance, puis démarrez-la sur l’alimentation en fréquence de puissance du réseau électrique, puis basculez-la sur le convertisseur de fréquence pour fonctionner. Grâce à la commande vectorielle haute performance, l’installation d’un encodeur permet d’obtenir un couple de démarrage plus élevé, c’est-à-dire 180 % du couple de démarrage à 0 Hz sous contrôle VC. Bien sûr, la condition préalable est la suivante : dans des conditions de couple de charge raisonnables, la capacité du moteur et du convertisseur de fréquence doit être sélectionnée. Ce type de charge doit être classé comme une charge lourde, et un niveau supérieur peut être sélectionné en fonction de l’expérience.
L’application du convertisseur de fréquence dans les équipements centrifuges
Dans le processus de fabrication des aliments, un lien très important consiste à effectuer une séparation solide-liquide ou une séparation liquide-liquide, comme le processus de production de sucre, le processus de boisson à base de jus de fruits (lait de soja, jus de légumes), le processus de séparation des protéines (protéines de soja, protéines d’arachide, protéines osseuses), le processus de séparation de l’huile et des graisses (huile animale, huile végétale, huile phospholipidique), etc., pour assurer la déshydratation, la clarification, la classification et la filtration de divers matériaux. La centrifugeuse de sédimentation à décharge hélicoïdale horizontale (appelée décanteur centrifuge) est spécialement utilisée pour la déshydratation et le calibrage des solides et la clarification des liquides, et constitue un équipement important pour les machines de séparation des aliments. Parce que ce type de centrifugeuse présente les avantages d’une grande capacité de traitement d’une seule machine, d’une opération facile, d’un fonctionnement automatique continu, d’une faible intensité de main-d’œuvre, d’un faible encombrement et d’un faible coût de maintenance, la centrifugeuse à vis a été largement utilisée dans la séparation des aliments.
Si l’on prend l’exemple du processus de production du sucre, l’utilisation d’un décanteur centrifuge peut remplacer complètement l’équipement de sédimentation traditionnel, qui est le nouvel équipement de filtration des boues de l’industrie sucrière. Le jus de boue entrant dans la machine est divisé en anneaux intérieur et extérieur dans le tambour rotatif à grande vitesse, et le liquide clair de jus de canne à sucre de l’anneau intérieur est évacué de l’orifice de trop-plein de la grande extrémité du tambour, et lorsque le sédiment de l’anneau extérieur est poussé dans le cône en spirale, il est lavé à l’eau chaude pour dissoudre le sucre résiduel dans le sédiment, et enfin il est jeté hors de la sortie de laitier de la petite extrémité du tambour par déshydratation centrifuge, et l’eau sucrée lavée est collectée dans l’anneau intérieur et évacuée de l’orifice de trop-plein de la grande extrémité du tambour. L’ajustement de la vitesse du tambour (c’est-à-dire la taille de la force centrifuge), l’ajustement de la vitesse différentielle (c’est-à-dire le temps de séjour du matériau dans le champ centrifuge) et l’ajustement de la quantité d’eau de lavage (c’est-à-dire la réduction de la teneur en sucre dans le sédiment) peuvent facilement obtenir l’effet de séparation souhaité.
Application dans les équipements de séparation
Il y a deux arbres de transmission dans une décanteuse typique : l’un entraîne la rotation du cylindre (moteur principal) et l’autre arbre entraîne la rotation de la broche (machine auxiliaire), et la vitesse de rotation des deux nécessite une coopération précise. En raison de la différence de vitesse constante dans le processus de séparation, la machine auxiliaire est dans l’état de frein de production d’énergie dans la plupart des cas, et la plupart des schémas traditionnels utilisent le freinage à consommation d’énergie ou le freinage à courants de Foucault. Cependant, du point de vue de la tendance, le mode de transmission de la carafe s’est développé, passant du freinage par courants de Foucault avec une consommation d’énergie importante au variateur de conversion bifréquence à deux moteurs le plus courant. À l’aide d’un convertisseur de fréquence vectoriel, le contrôle vectoriel de conversion de fréquence peut s’adapter automatiquement au changement de charge pour différentes concentrations de liquide et terminer le processus de séparation centrifuge de manière efficace et fiable. Les fonctions spécifiques de contrôle de séparation sont intégrées dans le logiciel de contrôle de centrifugeuse PLC. Du point de vue du mode de câblage, le réseau d’alimentation AC est connecté à l’extrémité d’entrée du convertisseur de fréquence principal de VF1, et le bus DC des deux convertisseurs de fréquence (VF1 et VF2) est directement connecté en parallèle, et le convertisseur de fréquence d’entraînement auxiliaire VF2 n’est pas directement connecté à la ligne entrante 380V, de sorte que le partage d’énergie peut être réalisé de manière pratique et fiable. En fonctionnement normal, la machine auxiliaire est dans l’état de production d’énergie, et le moteur principal est dans l’état électrique, et la production d’énergie auxiliaire provoque une augmentation de la tension du bus, puis grâce à l’interconnexion du bus, la tension de la pompe est consommée sur le moteur principal, réduisant ainsi la puissance absorbée du réseau électrique et jouant un rôle d’économie d’énergie.
Dans ce schéma, étant donné que le courant d’excitation réactif requis par le moteur d’entraînement auxiliaire et le courant actif du moteur auxiliaire lorsqu’il fonctionne occasionnellement comme un moteur électrique (comme l’étage de démarrage et le processus de transition d’accélération et de décélération) sont fournis par le convertisseur de fréquence principal, la capacité du pont redresseur entrant doit être prise en compte lors de la sélection de la puissance du convertisseur de fréquence principal, et le courant de passage doit être garanti comme étant la somme du courant électrique des deux moteurs. Le schéma de conception se caractérise par des circuits simples, aucun besoin de débogage et un fonctionnement extrêmement fiable. Caractéristiques de ce contrôle de centrifugeuse :
1. La méthode de contrôle vectoriel de la vitesse de la centrifugeuse garantit l’exactitude du contrôle de la vitesse ;
2. Le bus DC public peut être utilisé ;
3. Le contrôle de différence de vitesse élimine l’encodeur, tandis que le contrôle vectoriel sans capteur en boucle ouverte peut résoudre le schéma coûteux de contrôle de rétroaction avec encodeur ;
4. Compensation de charge de l’arbre traversant d’entraînement.
En résumé, l’application de conversion de fréquence de la décanteur centrifuge présente les caractéristiques suivantes :
(1) Économie d’énergie : le bus commun à double moteur à double onduleur est largement utilisé dans la décanteur centrifuge, c’est-à-dire que les moteurs principal et auxiliaire sont entraînés par un convertisseur de fréquence ordinaire, et le bus CC est connecté de manière appropriée, ce qui résout bien ce problème et revêt une importance particulière dans la rareté croissante de l’énergie d’aujourd’hui. La différence de vitesse entre la spirale et le tambour d’une centrifugeuse moderne peut être ajustée automatiquement en fonction du changement d’alimentation, et la régulation de vitesse de conversion de fréquence a un taux d’utilisation élevé de l’énergie électrique par rapport au freinage par courants de Foucault et au freinage à couplage hydraulique, et est plus économique en termes de consommation d’énergie.
(2) Réponse dynamique rapide : le processus de réglage de la vitesse différentielle est réduit de quelques minutes de régulateur PID à quelques secondes de contrôle vectoriel sans capteur de conversion de fréquence, et le réglage de la différence de vitesse est précis (même jusqu’à ±0,05 r/min), ce qui améliore considérablement la teneur en matière sèche dans le déchargement (environ 2 % pour le traitement des boues).
(3) Fonction de contrôle du couple : Le contrôle du couple du convertisseur de fréquence peut facilement réaliser la commutation de vitesse et de couple, et gérer l’accumulation de matériaux dans le tambour causée par des urgences, afin d’améliorer l’efficacité du travail. La centrifugeuse avec convertisseur de fréquence a un couple effectif plus important, avec un couple soutenu minimum de 5 000 N.m et un couple de charge instantané de 27 000 N.m.
Cet article se concentre sur l’application du convertisseur de fréquence dans le système de transmission, du dispositif d’agitation et de l’équipement de séparation dans les machines alimentaires, qui peuvent facilement ajuster la vitesse de traitement des matériaux, le rendre adapté à une variété de transferts, d’agitation et de séparation des aliments, économiser la consommation d’énergie dans une certaine mesure et simplifier la structure du système.
