變頻在注塑機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用

對(duì)于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一。目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑的生產(chǎn)周期過程中，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電動(dòng)機(jī)噪聲過大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)中，用戶油泵電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。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)、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

2、注塑機(jī)變頻改造的可行性分析

2．1注塑機(jī)的生產(chǎn)工藝過程

注塑機(jī)通常采用液壓傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動(dòng)裝置和電氣控制裝置，后者的作用是保證注塑機(jī)預(yù)定工序的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間、位置）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效地工作。在傳統(tǒng)的注塑機(jī)中液壓傳動(dòng)裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動(dòng)作油缸、油泵電動(dòng)機(jī)及其它液壓附件和管道組成，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵提供。其中，油泵絕大部分是定量油泵，電動(dòng)機(jī)通常提供額定功率和轉(zhuǎn)速，油泵將電動(dòng)機(jī)所輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，然后向液壓系統(tǒng)的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油，滿足液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需能量的要求。注塑機(jī)成型工藝是一個(gè)按照預(yù)定的周期性動(dòng)作過程，即以合模—射嘴前進(jìn)—射膠—保壓—熔膠一冷卻—開模一取出制品—將被注塑件放入模具中—合模后頂出等加工工序達(dá)到某件產(chǎn)品成型。
2．2注塑機(jī)生產(chǎn)過程中的液壓損耗

注塑機(jī)生產(chǎn)過程中的液壓損耗主要由以下三部分組成：

（1）溢流損耗

隨產(chǎn)品及加工工序不同，各工序所需液壓、流量、壓力不同。對(duì)于油泵電動(dòng)機(jī)而言，注塑機(jī)在注塑過程的負(fù)載是處于變化狀忐。而油泵的流量是按照所需的最大流量來設(shè)計(jì)的．其原注塑油泵電動(dòng)機(jī)以恒定的轉(zhuǎn)速提供的液壓流量，當(dāng)注塑機(jī)所需的流量小于最大流量時(shí)，多余的液壓將通過溢流閥回流，這一部分能量就損耗掉了。

（2）節(jié)流損耗

當(dāng)液壓油流經(jīng)閥的節(jié)流口時(shí)會(huì)有一定的壓降，這就是節(jié)流損耗。由于方向閥的節(jié)流面積比較大，所以大部分的節(jié)流損耗發(fā)生在比例閥上。同時(shí)由于液壓長(zhǎng)期全速循環(huán)流動(dòng)與液壓件機(jī)械劇烈磨擦，造成油溫過高、噪聲過大、機(jī)械壽命縮短等不良現(xiàn)象。

（3）設(shè)計(jì)余量損耗

通常在設(shè)計(jì)中，一般會(huì)考慮到共用性，設(shè)計(jì)時(shí)以最大容量為基礎(chǔ)，因此用戶油泵電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高山很多．存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。

2.3注塑機(jī)變頻改造的可行性分析

注塑機(jī)的工序過程基本是相同的，大致可分為7個(gè)工序過程：合模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂出，每一個(gè)工序都需要不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在最大壓力或流量下于作的．其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調(diào)節(jié)的，通過調(diào)整壓力或流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。然而在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中，各工序中油泵的輸入功率并沒有多大變化，若用變頻器根據(jù)工作時(shí)所需的壓力或流量參數(shù)同步成正比的自動(dòng)調(diào)整油泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和流量的調(diào)節(jié)，這樣把注塑機(jī)原來浪費(fèi)在比例閥上的能量全部節(jié)約下來，達(dá)到了既節(jié)電又實(shí)用的經(jīng)濟(jì)效果。其具體效果表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）調(diào)速節(jié)能

根據(jù)注塑機(jī)的工藝要求，把總壓閥、低壓閥、一壓閥、二壓閥的開關(guān)信號(hào)經(jīng)注塑機(jī)電腦板轉(zhuǎn)換后加在變頻器的輸入端作為變頻器的頻率給定信號(hào)，使變頻器的輸出頻率隨比例閥的模擬信號(hào)成線形變化，在需要壓力和流量較小的工藝過程中使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，從而降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率，在冷卻和半成品置入過程中可以讓電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的能量損耗達(dá)到最小程度。

（2）提高功率因數(shù)節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是因?yàn)楣β室驍?shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。普通定量泵注塑機(jī)的功率因數(shù)值在0.6～0.8之間，而使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)濾波電容的補(bǔ)償作用，使得功率因數(shù)提高到0.96以上，從而減小了無功損耗，增大了電網(wǎng)的有功功率。

（3）軟起動(dòng)節(jié)能

由于原電動(dòng)機(jī)為直接起動(dòng)或Y一△降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流等于（4～7）倍的額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)增加電網(wǎng)容量要求，起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟起動(dòng)功能將使起動(dòng)電流從零開始，最大值被限制