一.概述

隨著注塑機(jī)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，功耗是塑料制品行業(yè)生產(chǎn)成本的主要部分，注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一。因此，降低注塑機(jī)能耗已成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。電能的節(jié)約是所有節(jié)能措施中效益和產(chǎn)出率較大的。用變頻節(jié)能調(diào)速裝置調(diào)節(jié)電機(jī)(油泵)的轉(zhuǎn)速，以滿足壓力和流量的實(shí)時(shí)要求，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。因此，采用變頻節(jié)能調(diào)速裝置對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，已成為降低注塑機(jī)能耗成本、提高注塑行業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的較有效途徑。

二、變頻節(jié)能原理

注塑機(jī)的功耗主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：液壓系統(tǒng)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(jī)總功耗的80%以上，因此降低其功耗是注塑機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵。注塑機(jī)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(dāng)注塑機(jī)的用油量變化時(shí)，油泵出口的溢流閥調(diào)節(jié)負(fù)載壓力和流量，而電機(jī)的輸出功率不變，造成能源浪費(fèi)。

變頻調(diào)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(jié)整流濾波成DC電能，再通過(guò)逆變環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換成不同頻率的交流電能輸出給電機(jī)。因此，注塑機(jī)的油泵電機(jī)可以在不同的轉(zhuǎn)速下工作。另外，根據(jù)油泵理論，油泵輸出流量q的計(jì)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(zhuǎn)子軸向?qū)挾萙-葉片數(shù)-葉片相對(duì)半徑方向

由上式可以得出，改變油泵電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n會(huì)改變輸出流量q，即油泵流量與油泵電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比，而改變轉(zhuǎn)速n是通過(guò)注塑機(jī)計(jì)算機(jī)的同步信號(hào)自動(dòng)控制變頻節(jié)能調(diào)速裝置的輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。油泵電機(jī)的功耗與其轉(zhuǎn)速近似為三次方，即油泵電機(jī)的功耗為p=p ` (n `/n) 3。如果注塑機(jī)油泵電機(jī)額定功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速降至原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，功耗僅為6.875KW，節(jié)省87.5，使油泵負(fù)載有明顯的節(jié)電效果(其中：p `=55 kW，n `/n=4/5，n `/n=1/2)。

二、注塑機(jī)的工作原理

塑料注射成型是通過(guò)注射成型機(jī)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(jī)都不一樣，但是注塑機(jī)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(jī)變頻節(jié)能改造方案

1.1.1傳統(tǒng)注塑機(jī)變頻節(jié)能改造方案示意圖如圖2所示：

21世紀(jì)，注塑機(jī)變頻節(jié)能改造技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的變頻調(diào)速主要是利用注塑機(jī)主控制器的流量閥信號(hào)或壓力閥信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻節(jié)能調(diào)速裝置接收的“0-10V”或“4-24Ma”信號(hào)來(lái)控制變頻節(jié)能調(diào)速裝置，從而達(dá)到根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)油壓的目的。注塑機(jī)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(shù)點(diǎn)過(guò)低，電機(jī)轉(zhuǎn)速低，壓力不足，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品達(dá)不到生產(chǎn)要求，影響生產(chǎn)。當(dāng)需要調(diào)整某個(gè)工作狀態(tài)時(shí)，需要提高整機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而大大降低節(jié)能效果。雖然取得了一定的節(jié)能效果，但也存在諸多負(fù)面影響，采用傳統(tǒng)的變頻節(jié)能改造方案難以解決現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1.2傳統(tǒng)注塑機(jī)變頻節(jié)能改造方案的缺點(diǎn)：

1.動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足延長(zhǎng)了注塑機(jī)的工作周期，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。2.產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢料增多。3.工作過(guò)程不夠順利，有延遲。4.注塑機(jī)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(jī)改造后節(jié)能率很小。6.節(jié)能潛力不夠，耗電量仍然過(guò)大。

2.注塑機(jī)較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的變頻改造方案

2.1計(jì)劃概述

為了解決客戶(hù)的疑慮，實(shí)現(xiàn)在不影響生產(chǎn)的情況下節(jié)省巨額電費(fèi)的雙贏，我公司的工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)深入研究分析，認(rèn)為根本原因主要在于控制部分。如果改革不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)文章第三章提到的同樣的缺點(diǎn)。針對(duì)上述情況，驅(qū)動(dòng)星SD系列注塑機(jī)專(zhuān)用變頻節(jié)能調(diào)速裝置采用多端子信號(hào)輸入控制，比例壓力和流量信號(hào)為主輸入信號(hào)，其他單向動(dòng)作為輔助輸入信號(hào)。當(dāng)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(diào)整。電機(jī)在整個(gè)變負(fù)載范圍內(nèi)的能耗可以達(dá)到要求的較小范圍，保證電機(jī)穩(wěn)定準(zhǔn)確運(yùn)行，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又節(jié)約了電能，真正經(jīng)濟(jì)實(shí)用。它還采用專(zhuān)用的變頻器、電流傳感器和注塑機(jī)計(jì)算機(jī)控制的速度調(diào)節(jié)器。

方案示意圖如圖3所示：

根據(jù)注塑機(jī)各工作階段變頻節(jié)能調(diào)速裝置不同的油壓、流量和節(jié)能特性，從注塑機(jī)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(hào)，送入電流傳感器進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換成0 ~ 10 VDC的模擬電壓信號(hào)，控制變頻節(jié)能調(diào)速

裝置的輸出頻率，從而改變油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)改變油泵輸出流量Q，滿足注塑機(jī)在各個(gè)工作階段中所需的油壓大小和流量速度，將傳統(tǒng)的定量泵轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞勘茫?jié)能效率高達(dá)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(tǒng)的比例閥節(jié)流調(diào)速方式變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)變頻節(jié)能調(diào)速裝置調(diào)速方式，從而大大改善了整機(jī)性能。改造后的注塑機(jī)保留原有操作過(guò)程不變，不需要更改原電路，調(diào)節(jié)方便，控制精確。真正實(shí)現(xiàn)了將較先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)完美的應(yīng)用于塑膠工業(yè)生產(chǎn)。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，傳動(dòng)之星注塑機(jī)專(zhuān)用變頻節(jié)能調(diào)速裝置從根本上簡(jiǎn)化了注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，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(tǒng)改造節(jié)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(shì)。

四、傳動(dòng)之星SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置的功能與特點(diǎn)

1、SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置簡(jiǎn)述

我公司提供的SD系列高性能一體化變頻節(jié)能調(diào)速裝置專(zhuān)為注塑機(jī)用戶(hù)節(jié)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(qiáng)大，外觀更精巧。SD系列一體化節(jié)能裝置廣泛適用于注塑機(jī)節(jié)能改造、恒壓供水等，它集變頻節(jié)能調(diào)速裝置、旁路、柜體等一體化設(shè)計(jì)，方便了用戶(hù)的使用需求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上考慮了變頻節(jié)能調(diào)速裝置系統(tǒng)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(jù)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(biāo)題#e#

傳動(dòng)之星SD系列一體化變頻裝置線路基本配線圖如圖四所示：

本系列結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀；具有鍵盤(pán)鎖定功能，防止誤操作；具有工頻、變頻運(yùn)行又回路設(shè)計(jì)。具有自動(dòng)復(fù)位、掉電復(fù)位功能。

2、傳動(dòng)之星SD系列參數(shù)設(shè)置參考：必須要設(shè)置的參數(shù)如下FO-OOO=01：選擇變頻裝置控制方式FO-OO1=10：選擇注塑機(jī)專(zhuān)用參數(shù)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(dāng)有故障發(fā)生時(shí),輸出有效信號(hào)F0-151=0:選擇雙輸入控制,將流量信號(hào)接到INA,將壓力信號(hào)接到INBF0-153=1:對(duì)應(yīng)比例流量的較小控制信號(hào)為1VF0-154=5:與比例流量較小控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率，通常是被控電機(jī)的較低運(yùn)行頻率FO-155=10:對(duì)應(yīng)比例流量的較大控制信號(hào)為10VFO-156=55:與比例流量較大控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率，一般略高于50.00Hz。F0-157=1:對(duì)應(yīng)比例壓力的較小控制信號(hào)1VFO-158=10:與比例壓力較小控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率F0-159=10:對(duì)應(yīng)比例壓力的較大控制信號(hào)10VF0-160=55:與比例壓力較大控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率備注：FO-153～～160（請(qǐng)按實(shí)際工況調(diào)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(yīng)用效果：

1、大幅度降低能耗：SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置將傳統(tǒng)的定量泵改變?yōu)樽兞勘茫捎昧髁颗c壓力雙信號(hào)輸入的變頻調(diào)速方法，取代以前的比例閥調(diào)速方法，大幅度降低能耗。在滿足工藝要求的前提下，實(shí)現(xiàn)了油泵馬達(dá)節(jié)能20-60的顯著效果。

2、提高生產(chǎn)工藝延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命：SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置采用外部擴(kuò)展同步控制，任意速度段隨意可調(diào)，能方便地滿足注塑工藝要求，使之達(dá)到較佳值，使生產(chǎn)工藝比以前有所提高。且能降低系統(tǒng)油溫，延長(zhǎng)了密封元件壽命，減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

3、控制操作方便：SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置采用先進(jìn)的電腦控制手段，利用注塑機(jī)電腦的同步信號(hào)，根據(jù)注塑機(jī)機(jī)工藝要求自動(dòng)控制油泵馬達(dá)，運(yùn)行安全可靠，生產(chǎn)中不需對(duì)傳動(dòng)之星變頻節(jié)能調(diào)速裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制操作方便、簡(jiǎn)單。

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

5、實(shí)現(xiàn)完全意義上的軟啟動(dòng)：SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置啟動(dòng)電流小大大減輕注塑機(jī)開(kāi)機(jī)、合模、開(kāi)模時(shí)的震動(dòng)，能大幅度降低對(duì)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(shè)備本身的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備和模具的使用壽命。

6、高可靠性：SD系列變頻節(jié)能調(diào)速裝置可實(shí)現(xiàn)工頻/變頻轉(zhuǎn)換，即使在變頻出現(xiàn)故障的情況下，可轉(zhuǎn)換至工頻，（也可以根據(jù)客戶(hù)要求，把變頻節(jié)能調(diào)速裝置設(shè)置為報(bào)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(yīng)較快，適宜注塑機(jī)的突變升速的需要。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

五．注塑機(jī)改造應(yīng)注意的事項(xiàng)

1、注塑機(jī)變頻改造過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）必需采用定量泵的注塑機(jī)才可進(jìn)行變頻節(jié)能改造；（2）變量泵不用進(jìn)行變頻節(jié)能改造。因?yàn)樽兞勘帽旧硪褞в幸欢ǖ墓?jié)能效果，增加變頻節(jié)能調(diào)速裝置不能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。（3）一般情況下，繼電器控制的注塑機(jī)也因?qū)ψ冾l節(jié)能調(diào)速裝置響應(yīng)速度的特別要求，需慎重進(jìn)行變頻節(jié)能改造。

2、安裝變頻節(jié)能裝置應(yīng)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(jié)能調(diào)速裝置具備此功能）；（2）考慮使用環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負(fù)載大小；（3）變頻節(jié)能調(diào)速裝置的動(dòng)力線與控制線應(yīng)盡可能分開(kāi)走線，控制線盡量使用屏蔽線；（4）加強(qiáng)變頻節(jié)能調(diào)速裝置的抗干擾能力（加磁環(huán)，電抗器，濾波器等）。

六．結(jié)語(yǔ)

傳動(dòng)之星SD系列一體化變頻節(jié)能調(diào)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(yīng)用，隨著注塑機(jī)變頻節(jié)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(jī)使用變頻節(jié)能調(diào)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(jié)能行業(yè)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。

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