注塑機變頻節能改造方案探討

一.概述

隨著(zhù)注塑機設備的廣泛應用，功耗是塑料制品行業(yè)生產(chǎn)成本的主要部分，注塑機是塑料制品廠(chǎng)的主要能耗設備之一。因此，降低注塑機能耗已成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。電能的節約是所有節能措施中效益和產(chǎn)出率較大的。用變頻節能調速裝置調節電機(油泵)的轉速，以滿(mǎn)足壓力和流量的實(shí)時(shí)要求，經(jīng)濟實(shí)用。因此，采用變頻節能調速裝置對注塑機進(jìn)行節能改造，已成為降低注塑機能耗成本、提高注塑行業(yè)產(chǎn)品競爭力的較有效途徑。

二、變頻節能原理

注塑機的功耗主要表現在以下幾個(gè)方面：液壓系統油泵的功耗，加熱器的功耗，循環(huán)冷卻水泵的功耗

液壓油泵的功耗占注塑機總功耗的80%以上，因此降低其功耗是注塑機節能的關(guān)鍵。注塑機在合模、鎖模、注射和冷卻階段所需的壓力和流量都發(fā)生了變化。當注塑機的用油量變化時(shí)，油泵出口的溢流閥調節負載壓力和流量，而電機的輸出功率不變，造成能源浪費。

變頻調速裝置由整流電路、濾波電路、逆變電路和控制電路組成。其功能是將交流電能通過(guò)整流環(huán)節整流濾波成DC電能，再通過(guò)逆變環(huán)節轉換成不同頻率的交流電能輸出給電機。因此，注塑機的油泵電機可以在不同的轉速下工作。另外，根據油泵理論，油泵輸出流量q的計算公式為：q=2[(R2-R2)-(r-R)SZ/cos]Bn10-6，其中R-葉片半徑R-定子短半徑S-葉片厚度B-轉子軸向寬度Z-葉片數-葉片相對半徑方向

由上式可以得出，改變油泵電機轉子轉速n會(huì )改變輸出流量q，即油泵流量與油泵電機轉子轉速成正比，而改變轉速n是通過(guò)注塑機計算機的同步信號自動(dòng)控制變頻節能調速裝置的輸出頻率來(lái)實(shí)現的。油泵電機的功耗與其轉速近似為三次方，即油泵電機的功耗為p=p ` (n `/n) 3。如果注塑機油泵電機額定功率為55KW，當轉速下降時(shí)，當轉速降至原轉速的1/2時(shí)，功耗僅為6.875KW，節省87.5，使油泵負載有明顯的節電效果(其中：p `=55 kW，n `/n=4/5，n `/n=1/2)。

二、注塑機的工作原理

塑料注射成型是通過(guò)注射成型機和模具，利用三種狀態(tài)(固-液-固)形成所需的塑料產(chǎn)品。雖然所有的注塑機都不一樣，但是注塑機的工作流程基本是一樣的。如圖1所示，大致可分為鎖模、注膠、保壓、溶塑、冷卻、開(kāi)模、頂桿(頂桿前進(jìn)、頂桿后退、頂桿座后退)等七個(gè)工序。每個(gè)工序依次需要不同的工作壓力和流量。除了高壓鎖模、注膠、溶塑，其他工序都是在很小的壓力下工作，其壓力和流量取決于壓力比例閥。

三、注塑機變頻節能改造方案

1.1.1傳統注塑機變頻節能改造方案示意圖如圖2所示：

21世紀，注塑機變頻節能改造技術(shù)得到廣泛應用。傳統的變頻調速主要是利用注塑機主控制器的流量閥信號或壓力閥信號轉換成變頻節能調速裝置接收的“0-10V”或“4-24Ma”信號來(lái)控制變頻節能調速裝置，從而達到根據工藝需要調節油壓的目的。注塑機的某一動(dòng)作在高壓低流量(高流量低壓力)下，會(huì )造成參數點(diǎn)過(guò)低，電機轉速低，壓力不足，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品達不到生產(chǎn)要求，影響生產(chǎn)。當需要調整某個(gè)工作狀態(tài)時(shí)，需要提高整機的轉速，從而大大降低節能效果。雖然取得了一定的節能效果，但也存在諸多負面影響，采用傳統的變頻節能改造方案難以解決現實(shí)中存在的問(wèn)題。 #p#分頁(yè)標題#e#

1.2傳統注塑機變頻節能改造方案的缺點(diǎn)：

1.動(dòng)態(tài)響應不足延長(cháng)了注塑機的工作周期，導致產(chǎn)量下降。2.產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩定，廢料增多。3.工作過(guò)程不夠順利，有延遲。4.注塑機的電腦和電加熱電路存在電磁干擾。5.技術(shù)適用性差，部分注塑機改造后節能率很小。6.節能潛力不夠，耗電量仍然過(guò)大。

2.注塑機較經(jīng)濟實(shí)用的變頻改造方案

2.1計劃概述

為了解決客戶(hù)的疑慮，實(shí)現在不影響生產(chǎn)的情況下節省巨額電費的雙贏(yíng)，我公司的工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)深入研究分析，認為根本原因主要在于控制部分。如果改革不當，就會(huì )出現文章第三章提到的同樣的缺點(diǎn)。針對上述情況，驅動(dòng)星SD系列注塑機專(zhuān)用變頻節能調速裝置采用多端子信號輸入控制，比例壓力和流量信號為主輸入信號，其他單向動(dòng)作為輔助輸入信號。當某個(gè)動(dòng)作的工作壓力不足時(shí)，可以在不影響其他工作條件的情況下先立調整。電機在整個(gè)變負載范圍內的能耗可以達到要求的較小范圍，保證電機穩定準確運行，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又節約了電能，真正經(jīng)濟實(shí)用。它還采用專(zhuān)用的變頻器、電流傳感器和注塑機計算機控制的速度調節器。

方案示意圖如圖3所示：

根據注塑機各工作階段變頻節能調速裝置不同的油壓、流量和節能特性，從注塑機的壓力電磁比例閥或流量電磁比例閥中取出0 ~ 1 ADC的模擬電流信號，送入電流傳感器進(jìn)行處理，然后轉換成0 ~ 10 VDC的模擬電壓信號，控制變頻節能調速

裝置的輸出頻率，從而改變油泵電機的轉速，來(lái)改變油泵輸出流量Q，滿(mǎn)足注塑機在各個(gè)工作階段中所需的油壓大小和流量速度，將傳統的定量泵轉變?yōu)樽兞勘?，節能效率高達20～60。

2.2方案的優(yōu)越性

這樣，就將螺桿的控制方式從傳統的比例閥節流調速方式變?yōu)殡妱?dòng)機變頻節能調速裝置調速方式，從而大大改善了整機性能。改造后的注塑機保留原有操作過(guò)程不變，不需要更改原電路，調節方便，控制精確。真正實(shí)現了將較先進(jìn)的變頻調速技術(shù)完美的應用于塑膠工業(yè)生產(chǎn)。

長(cháng)遠來(lái)看，傳動(dòng)之星注塑機專(zhuān)用變頻節能調速裝置從根本上簡(jiǎn)化了注塑機液壓系統的結構，降低了注塑企業(yè)本身的生產(chǎn)成本，與目前采用的變量泵等傳統改造節能措施相比，無(wú)疑是一種革命性的進(jìn)步，必將成為注塑企業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢。

四、傳動(dòng)之星SD系列變頻節能調速裝置的功能與特點(diǎn)

1、SD系列變頻節能調速裝置簡(jiǎn)述

我公司提供的SD系列高性能一體化變頻節能調速裝置專(zhuān)為注塑機用戶(hù)節能改造提供的整套解決方案。新一代的產(chǎn)品性能更優(yōu)越，功能更強大，外觀(guān)更精巧。SD系列一體化節能裝置廣泛適用于注塑機節能改造、恒壓供水等，它集變頻節能調速裝置、旁路、柜體等一體化設計，方便了用戶(hù)的使用需求。在系統設計上考慮了變頻節能調速裝置系統的干擾、散熱等因素。是提供給經(jīng)銷(xiāo)商的一個(gè)用戶(hù)端解決方案。也可以根據客戶(hù)要求定制，避免經(jīng)銷(xiāo)商二次集成過(guò)程中的工藝和安裝差異造成的不良因素。#p#分頁(yè)標題#e#

傳動(dòng)之星SD系列一體化變頻裝置線(xiàn)路基本配線(xiàn)圖如圖四所示：

本系列結構緊湊，外形美觀(guān)；具有鍵盤(pán)鎖定功能，防止誤操作；具有工頻、變頻運行又回路設計。具有自動(dòng)復位、掉電復位功能。

2、傳動(dòng)之星SD系列參數設置參考：必須要設置的參數如下FO-OOO=01：選擇變頻裝置控制方式FO-OO1=10：選擇注塑機專(zhuān)用參數F0-007=1.5-2.5:選擇變頻裝置加速時(shí)間FO-008=1.5-3.0:選擇變頻裝置減速時(shí)間F0-123=0:當有故障發(fā)生時(shí),輸出有效信號F0-151=0:選擇雙輸入控制,將流量信號接到INA,將壓力信號接到INBF0-153=1:對應比例流量的較小控制信號為1VF0-154=5:與比例流量較小控制信號對應的頻率，通常是被控電機的較低運行頻率FO-155=10:對應比例流量的較大控制信號為10VFO-156=55:與比例流量較大控制信號對應的頻率，一般略高于50.00Hz。F0-157=1:對應比例壓力的較小控制信號1VFO-158=10:與比例壓力較小控制信號對應的頻率F0-159=10:對應比例壓力的較大控制信號10VF0-160=55:與比例壓力較大控制信號對應的頻率備注：FO-153～～160（請按實(shí)際工況調整,以上只能供參考）

3、采用傳動(dòng)之星SD系列變頻改造的應用效果：

1、大幅度降低能耗：SD系列變頻節能調速裝置將傳統的定量泵改變?yōu)樽兞勘?，采用流量與壓力雙信號輸入的變頻調速方法，取代以前的比例閥調速方法，大幅度降低能耗。在滿(mǎn)足工藝要求的前提下，實(shí)現了油泵馬達節能20-60的顯著(zhù)效果。

2、提高生產(chǎn)工藝延長(cháng)設備使用壽命：SD系列變頻節能調速裝置采用外部擴展同步控制，任意速度段隨意可調，能方便地滿(mǎn)足注塑工藝要求，使之達到較佳值，使生產(chǎn)工藝比以前有所提高。且能降低系統油溫，延長(cháng)了密封元件壽命，減少了設備維護費用。

3、控制操作方便：SD系列變頻節能調速裝置采用先進(jìn)的電腦控制手段，利用注塑機電腦的同步信號，根據注塑機機工藝要求自動(dòng)控制油泵馬達，運行安全可靠，生產(chǎn)中不需對傳動(dòng)之星變頻節能調速裝置進(jìn)行調節，控制操作方便、簡(jiǎn)單。

4、無(wú)節流能量損失，溢流能量損失大大減小，使系統噪音降低3-5分貝，油管發(fā)熱減小，油溫降低。

5、實(shí)現完全意義上的軟啟動(dòng)：SD系列變頻節能調速裝置啟動(dòng)電流小大大減輕注塑機開(kāi)機、合模、開(kāi)模時(shí)的震動(dòng)，能大幅度降低對供電干式變壓器容量的要求，并提高了電網(wǎng)質(zhì)量，避免了設備本身的沖擊，延長(cháng)了設備和模具的使用壽命。

6、高可靠性：SD系列變頻節能調速裝置可實(shí)現工頻/變頻轉換，即使在變頻出現故障的情況下，可轉換至工頻，（也可以根據客戶(hù)要求，把變頻節能調速裝置設置為報故障后自動(dòng)跳到工頻。）不會(huì )影響生產(chǎn)進(jìn)度。提升力矩大，動(dòng)態(tài)響應較快，適宜注塑機的突變升速的需要。#p#分頁(yè)標題#e#

五．注塑機改造應注意的事項

1、注塑機變頻改造過(guò)程中應注意的問(wèn)題：（1）必需采用定量泵的注塑機才可進(jìn)行變頻節能改造；（2）變量泵不用進(jìn)行變頻節能改造。因為變量泵本身已帶有一定的節能效果，增加變頻節能調速裝置不能體現出它的優(yōu)勢。（3）一般情況下，繼電器控制的注塑機也因對變頻節能調速裝置響應速度的特別要求，需慎重進(jìn)行變頻節能改造。

2、安裝變頻節能裝置應注意的問(wèn)題：（1）一般采用帶工頻-變頻雙回路的形式（傳動(dòng)之星變頻節能調速裝置具備此功能）；（2）考慮使用環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負載大??；（3）變頻節能調速裝置的動(dòng)力線(xiàn)與控制線(xiàn)應盡可能分開(kāi)走線(xiàn)，控制線(xiàn)盡量使用屏蔽線(xiàn)；（4）加強變頻節能調速裝置的抗干擾能力（加磁環(huán)，電抗器，濾波器等）。

六．結語(yǔ)

傳動(dòng)之星SD系列一體化變頻節能調速裝置的高性能和完善的功能，使其在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應用，隨著(zhù)注塑機變頻節能改造工作的不斷開(kāi)展，會(huì )有更多的用戶(hù)了解到注塑機使用變頻節能調速裝置的優(yōu)越性，也會(huì )使越來(lái)越多的企業(yè)和單位加入到變頻節能行業(yè)。因此推廣交流變頻調速裝置在注塑機上的應用，對于減少能源浪費具有重要意義。

作者：來(lái)源：