注塑機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)探討

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1、注塑機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)探討摘要：隨著中國(guó)成為世界的制造工廠，電力資源的短缺和電價(jià)不斷上漲形成的矛盾日漸明顯。企業(yè)想要更多的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，控制生產(chǎn)成本就成了當(dāng)務(wù)之急。注塑機(jī)電費(fèi)已成為了眾多塑料加工企業(yè)成本的重要組成部分，注塑機(jī)的變頻節(jié)能改造技術(shù)己成為眾多塑料加工企業(yè)的首要之選。關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；節(jié)能；效率中圖分類號(hào)：U264.91+3.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A注塑機(jī)的工作過(guò)程是一個(gè)循環(huán)連續(xù)的系統(tǒng)，完整的注塑機(jī)的工作過(guò)程主要由合模、填充、保壓、冷卻、脫模等程序組成。在這個(gè)系統(tǒng)的工作中，每一個(gè)流程都有不同的時(shí)間和壓力，其中合模所需要的壓力稍高，但是持續(xù)的時(shí)間卻不需要很長(zhǎng)；注射這個(gè)過(guò)程中所需要的

2、壓力比較高，但是持續(xù)的時(shí)間極短；保壓這個(gè)過(guò)程中需要的壓力也要高，持續(xù)時(shí)間也不是很長(zhǎng)；而冷卻和塑化的過(guò)程中需要的壓力低，持續(xù)的時(shí)間也比較長(zhǎng)，差不多要占到整個(gè)注塑周期的四成到六成左右；脫模過(guò)程中所需要的壓力要稍稍高一點(diǎn)，需要的時(shí)間不是很長(zhǎng)。注塑機(jī)的電耗主要?dú)w納為幾點(diǎn)：注塑機(jī)加熱器的電能消耗、冷卻系統(tǒng)中水泵的電能消耗、液壓系統(tǒng)油泵的電能消耗；其中液壓油泵用電量大約占了整個(gè)注塑機(jī)用電量的八成以上，所以降低液壓油泵耗電量才是注塑機(jī)液壓系統(tǒng)節(jié)能改造的關(guān)鍵之處。1注塑機(jī)液壓系統(tǒng)節(jié)能改造的可行性分析注塑成型的過(guò)程是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程，主要是由塑料熔融、模具閉合、注射入模、壓力保持、制品固

3、化、開(kāi)模取出制品等工序所組成。電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)是為了保證讓注射成型機(jī)按工藝設(shè)定和動(dòng)作程序準(zhǔn)確無(wú)誤地完成指令而設(shè)置的控制動(dòng)力系統(tǒng)。其中，液壓部分主要由動(dòng)力油泵、管路、比例壓力閥、方向閥、比例流量閥、油箱等構(gòu)成。注塑機(jī)工藝流程中除了在注射過(guò)程中需要的壓力比較高，其他階段相對(duì)而言所需的負(fù)荷較輕，特別是冷卻過(guò)程，在這過(guò)程冷卻系統(tǒng)中的油栗大多處于待命狀態(tài)，且維持的時(shí)間還較長(zhǎng)。傳統(tǒng)的注塑機(jī)油泵都是采用定量泵供油方式，而整個(gè)流程中的各個(gè)動(dòng)作對(duì)速度和壓力的要求也各不相同，定量泵供油是通過(guò)比例閥濫流調(diào)節(jié)法將多余的油旁路流回油箱，定量泵供油的整個(gè)過(guò)程中，泵機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，所以供油量也是固定的

4、，但是執(zhí)行動(dòng)作不是連續(xù)的，所以機(jī)器不可能滿載工作，壓力油就很多都被溢流回油箱。節(jié)流功率損耗相當(dāng)大，效率只能達(dá)到60%-70%,造成能量大量流失的同時(shí)，液壓油長(zhǎng)期的全速循環(huán)流動(dòng)，與液壓件、機(jī)械件不停的摩擦，消耗大量電能并產(chǎn)生熱能，帶來(lái)油溫不斷升高和噪聲污染。此外，為了能盡快降低油溫，通常還需要增加額外的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步造成能源的浪費(fèi)。因此，對(duì)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的節(jié)能改造是企業(yè)節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。2注塑機(jī)變頻節(jié)能的基本原理通過(guò)使用變頻器來(lái)控制油泵電機(jī)，這樣傳統(tǒng)注塑機(jī)能源流失的問(wèn)題就可以從根本上得到有效解決。當(dāng)整個(gè)注塑流程系統(tǒng)流量需求發(fā)生改變時(shí)，油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之

5、變化，就能使定量油栗的供油量發(fā)生改變，做到按需供給，能使變頻器能用電功率因數(shù)提高到95%以上，極大改善電網(wǎng)品質(zhì)，有效節(jié)約注塑機(jī)系統(tǒng)大量的電能，減少了無(wú)功損耗。注塑機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)注塑機(jī)本身的流量信號(hào)、工作壓力、工作狀態(tài)等進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)信息控制變頻器的運(yùn)行以精確調(diào)節(jié)油栗的轉(zhuǎn)速，做到實(shí)際供油量與工作需求流量保持大體一致，既能滿足生產(chǎn)需要，又能節(jié)省成本，使產(chǎn)品更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。3注塑機(jī)節(jié)能變頻器的控制原理根據(jù)注塑機(jī)注塑成型的工藝要求，通過(guò)利用電氣控制系統(tǒng)以及同步信號(hào)，將電液比例控制系統(tǒng)模擬成負(fù)載跟蹤控制系統(tǒng)，將油泵電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速保持和注塑機(jī)工作所需液壓的流量保持一

6、定比例，這就形成了把以前的定量泵實(shí)際改造成符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的變頻變量泵，能夠?qū)⒁缌鏖y的回油流量達(dá)到最小的程度，從而可以使高壓節(jié)流能量損失消失。無(wú)形中就將傳統(tǒng)的高能耗型注塑機(jī)改造成了新型節(jié)能注塑機(jī)。新型節(jié)能注塑機(jī)除了可以節(jié)約能耗外，還有眾多優(yōu)點(diǎn)，如在不改變注塑機(jī)原有的控制方式和油路的情況下，可降低開(kāi)模沖擊和鎖模沖擊，使機(jī)械和模具以及油路系統(tǒng)的使用壽命得到延長(zhǎng)；故障維修率得到有效控制，節(jié)省了維護(hù)成本；噪音變小，工作環(huán)境極大改善；大幅降低系統(tǒng)油溫，節(jié)約了冷卻用水流量。注塑機(jī)液壓油所需信號(hào)主要源于變頻器，這部分信號(hào)是經(jīng)連接比例閻的電信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后直接輸入至注塑機(jī)變頻器，采用

7、變頻器的輸出頻率來(lái)控制油栗電機(jī)的轉(zhuǎn)速，既能調(diào)節(jié)注塑機(jī)電壓，還起到了節(jié)電的作用。注塑機(jī)液壓系統(tǒng)有電機(jī)加減速時(shí)間長(zhǎng)、頻響要求高、大負(fù)荷超載、低速轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，可采用可編程邏輯控制器根據(jù)變頻器信號(hào)鑒別注塑機(jī)的工藝流程，提前對(duì)變頻器發(fā)出加速和減速的指令。變頻器工作過(guò)程中，可能產(chǎn)生諧波污染，其治理工作可采取以下幾點(diǎn)：減少變頻器的載波頻率；避免變頻器的控制信號(hào)線與輸入輸出電纜一起捆扎或者平行走；在變頻器的輸入與輸出端加裝變頻器專用濾波器、變頻器專用電抗器等，減小高次諧波電流對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響；變頻器的外殼部分必須可靠接地。4變頻器節(jié)能改造工