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1 工藝描述

1.1 概述

密煉機，是橡膠生產線或塑料生產線的起始工序。它的作用是通過剪切，擠壓，攪拌作用，將生料粉碎，塑化，并將配合劑均勻分散到橡膠產品內部。其主要原料有：生橡膠、填充劑(炭黑和其它)、硫化劑和催化劑、塑化劑、特殊材料。

密煉機混煉工藝一般分為兩種工藝：分批混煉工藝和連續混煉工藝。對于不同的混煉工藝，起密煉機機械結構和負載類型都是不同的。

分批混煉又分為一段混煉法和二段混煉法工藝。一段混煉為在原料經過一個混煉周期后，直接進入擠出機產生成品。而二段混煉法為，在原料進過一個混煉周期后，還要進入第二段混煉機，進行第二段混煉，才能最終進入擠出機產生成品。

對于連續混煉，則為進料側連續進料，出料口連續出料，連續生產。

無論那種工藝，起內部混煉過程可分為：細分(break),混入(internal mix, blend),分散(Dispersive mixing),簡單結合，塑化階段。

經過密煉機的橡膠產品，再通過冷卻器，擠出機，成為成品。再將成品作為輪胎，塑料等的原料。

塑料密煉機和橡膠密煉機結構相同，工藝過程一致。

1.2 密煉機類型

國內常見的密煉機為分批密煉機，分批密煉機又成為banbury密煉機，其結構如下圖：

主要分為三部分：加料部分，混煉部分和卸料部分。

§ 加料部分

加料部分主要由加料漏斗和壓料缸組成。橡膠生料由漏斗加入，關閉翻板門，由氣缸產生壓力將生料和混合劑壓入密煉室，并在密煉過程中給物料提供持續的壓力來加速煉膠過程。

壓料缸所提供的壓力可以變化，壓力的大小關系負載的變化，當負載過大時，可以通過調制壓料缸的壓力來減小負載。

§ 混煉部分

混煉部分由轉子，密煉室和密封裝置組成。物料加入混煉室后，就在由兩個具有螺旋棱的，有速比的，相對回轉的轉子與混煉室壁、上、下頂栓組成的混煉系統內受到不斷的變化的反復進行的強烈剪切和擠壓作用，使膠料產生剪切變形，進行了強烈的捏煉。由于轉子有螺旋棱，在混煉時膠料反復地進行軸向往復運動，起到了攪拌作用，致使混煉更為強烈。

§ 卸料部分

當一個混煉周期結束后，卸料門鎖鎖緊裝置被打開，混煉后橡膠通過卸料口被卸到容器或者皮帶上，進入第二道混煉工序或者進入擠出機。在卸料后，當密煉機溫度達到其初始溫度，下一批生料即被加入到密煉機內進行密煉。所以，分批密煉得以連續進行。只有在加料和卸料時，密煉被中斷，所以稱為分批密煉。

2 密煉機負載特性

2.1 機械功率

密煉機機械功率和兩個要素有關，一個是密煉機容積，一個是密煉機轉速。容積越大，轉速越高，密煉機機械功率越高。

密煉機容積范圍為25-650L,轉速為15~70rpm，甚至達到90rpm。

轉速低于20rpm的密煉機稱為低速密煉機，轉速30-40rpm的稱為中速密煉機，轉速大于60rpm以上稱為高速密煉機。

密煉機功率范圍在50kW-4000kW之內，國內目前比較常見的功率為1250kW和2500kW。

2.2 轉矩負載特性

密煉機負載類型為恒轉矩負載，典型的Banbury密煉機負載特性如下圖所示：

200%額定轉矩持續5.4s

160%額定轉矩持續21.6s

130%額定轉矩持續81s

80%額定轉矩持續81s

35%額定轉矩持續81s

在整個負載周期內，其均方根等于100%，意味著電機在整個工作周期內，電機連續工作不會發熱。但是其短時過載200%，在選擇電機和傳動時需要注意。

另外，過載時的轉矩和壓料缸的壓力有關系，壓力越大，其負載轉矩也越大。通常，壓料缸壓力會根據負載的大小被調節，以保持在密煉過程中，密煉機不會過載。

密煉機的負載特點為高過載，工作周期內頻繁過載。

3 密煉機傳動需求

3.1 密煉機機械傳動類型

密煉機傳動根據容量和機械傳動系統不同，可分為單驅和雙驅。

單驅是指一臺電機驅動一臺密煉機，這種應用一般在密煉機功率小于2500kW以下。

雙驅是指兩臺電機共同驅動一臺密煉機，雙驅一般應用于密煉機功率大于2500kW以上。

3.2 密煉機傳動趨勢

傳統密煉機調速系統，一般采用直流調速系統，但隨著交流調速系統的發展，現在的趨勢是采用交流調速系統，尤其是高壓變頻系統。

3.2.1 直流傳動系統和施耐德高壓交流傳動系統

傳統的直流傳動系統，主要有以下幾個特點：

1. 體積大，成本低。

2. 功率因數低(0.5~0.7)，需要無功補償裝置。

3. 諧波含量大，THDI可達30%，需諧波治理裝置。

4. 控制簡單，速度精度高。

5. 受電網和電機條件和參數影響，魯棒性不強。

施耐德高壓交流傳動系統的特點：

1. 體積小，成本略高。

2. 功率因數高(0.95以上)，無需無功補償裝置。

3. 諧波含量小，THDI<2%,無需諧波治理裝置。

4. 控制復雜，采用矢量控制算法控制精度可媲美直流電機。

5. 魯棒性強。