注塑机变频节能改造方案探讨
一.概述
随着注塑机设备的广泛应用，功耗是塑料制品行业生产成本的主要部分，注塑机是塑料制品厂的主要能耗设备之一。因此，降低注塑机能耗已成为注塑行业降低成本、提高产品竞争力的有效途径。电能的节约是所有节能措施中效益和产出率较大的。用变频节能调速装置调节电机(油泵)的转速，以满足压力和流量的实时要求，经济实用。因此，采用变频节能调速装置对注塑机进行节能改造，已成为降低注塑机能耗成本、提高注塑行业产品竞争力的较有效途径。
二、变频节能原理
注塑机的功耗主要表现在以下几个方面：液压系统油泵的功耗，加热器的功耗，循环冷却水泵的功耗
液压油泵的功耗占注塑机总功耗的80%以上，因此降低其功耗是注塑机节能的关键。注塑机在合模、锁模、注射和冷却阶段所需的压力和流量都发生了变化。当注塑机的用油量变化时，油泵出口的溢流阀调节负载压力和流量，而电机的输出功率不变，造成能源浪费。
变频调速装置由整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路组成。其功能是将交流电能通过整流环节整流滤波成DC电能，再通过逆变环节转换成不同频率的交流电能输出给电机。因此，注塑机的油泵电机可以在不同的转速下工作。另外，根据油泵理论，油泵输出流量q的计算公式为：q=2[(R2-R2)-(r-R)SZ/cos]Bn10-6，其中R-叶片半径R-定子短半径S-叶片厚度B-转子轴向宽度Z-叶片数-叶片相对半径方向
由上式可以得出，改变油泵电机转子转速n会改变输出流量q，即油泵流量与油泵电机转子转速成正比，而改变转速n是通过注塑机计算机的同步信号自动控制变频节能调速装置的输出频率来实现的。油泵电机的功耗与其转速近似为三次方，即油泵电机的功耗为p=p ` (n `/n) 3。如果注塑机油泵电机额定功率为55KW，当转速下降时，当转速降至原转速的1/2时，功耗仅为6.875KW，节省87.5，使油泵负载有明显的节电效果(其中：p `=55 kW，n `/n=4/5，n `/n=1/2)。
二、注塑机的工作原理
塑料注射成型是通过注射成型机和模具，利用三种状态(固-液-固)形成所需的塑料产品。虽然所有的注塑机都不一样，但是注塑机的工作流程基本是一样的。如图1所示，大致可分为锁模、注胶、保压、溶塑、冷却、开模、顶杆(顶杆前进、顶杆后退、顶杆座后退)等七个工序。每个工序依次需要不同的工作压力和流量。除了高压锁模、注胶、溶塑，其他工序都是在很小的压力下工作，其压力和流量取决于压力比例阀。
三、注塑机变频节能改造方案
1.1.1传统注塑机变频节能改造方案示意图如图2所示：
21世纪，注塑机变频节能改造技术得到广泛应用。传统的变频调速主要是利用注塑机主控制器的流量阀信号或压力阀信号转换成变频节能调速装置接收的“0-10V”或“4-24Ma”信号来控制变频节能调速装置，从而达到根据工艺需要调节油压的目的。注塑机的某一动作在高压低流量(高流量低压力)下，会造成参数点过低，电机转速低，压力不足，生产出来的产品达不到生产要求，影响生产。当需要调整某个工作状态时，需要提高整机的转速，从而大大降低节能效果。虽然取得了一定的节能效果，但也存在诸多负面影响，采用传统的变频节能改造方案难以解决现实中存在的问题。 #p#分页标题#e#
1.2传统注塑机变频节能改造方案的缺点：
1.动态响应不足延长了注塑机的工作周期，导致产量下降。2.产品质量不够稳定，废料增多。3.工作过程不够顺利，有延迟。4.注塑机的电脑和电加热电路存在电磁干扰。5.技术适用性差，部分注塑机改造后节能率很小。6.节能潜力不够，耗电量仍然过大。
2.注塑机较经济实用的变频改造方案
2.1计划概述
为了解决客户的疑虑，实现在不影响生产的情况下节省巨额电费的双赢，我公司的工程技术人员经过深入研究分析，认为根本原因主要在于控制部分。如果改革不当，就会出现文章第三章提到的同样的缺点。针对上述情况，驱动星SD系列注塑机专用变频节能调速装置采用多端子信号输入控制，比例压力和流量信号为主输入信号，其他单向动作为辅助输入信号。当某个动作的工作压力不足时，可以在不影响其他工作条件的情况下先立调整。电机在整个变负载范围内的能耗可以达到要求的较小范围，保证电机稳定准确运行，既保证了产品质量，又节约了电能，真正经济实用。它还采用专用的变频器、电流传感器和注塑机计算机控制的速度调节器。
方案示意图如图3所示：
根据注塑机各工作阶段变频节能调速装置不同的油压、流量和节能特性，从注塑机的压力电磁比例阀或流量电磁比例阀中取出0 ~ 1 ADC的模拟电流信号，送入电流传感器进行处理，然后转换成0 ~ 10 VDC的模拟电压信号，控制变频节能调速
装置的输出频率，从而改变油泵电机的转速，来改变油泵输出流量Q，满足注塑机在各个工作阶段中所需的油压大小和流量速度，将传统的定量泵转变为变量泵，节能效率高达20～60。2.2方案的优越性
这样，就将螺杆的控制方式从传统的比例阀节流调速方式变为电动机变频节能调速装置调速方式，从而大大改善了整机性能。改造后的注塑机保留原有操作过程不变，不需要更改原电路，调节方便，控制精确。真正实现了将较先进的变频调速技术完美的应用于塑胶工业生产。
长远来看，传动之星注塑机专用变频节能调速装置从根本上简化了注塑机液压系统的结构，降低了注塑企业本身的生产成本，与目前采用的变量泵等传统改造节能措施相比，无疑是一种革命性的进步，必将成为注塑企业未来发展的趋势。
四、传动之星SD系列变频节能调速装置的功能与特点
1、SD系列变频节能调速装置简述
我公司提供的SD系列高性能一体化变频节能调速装置专为注塑机用户节能改造提供的整套解决方案。新一代的产品性能更优越，功能更强大，外观更精巧。SD系列一体化节能装置广泛适用于注塑机节能改造、恒压供水等，它集变频节能调速装置、旁路、柜体等一体化设计，方便了用户的使用需求。在系统设计上考虑了变频节能调速装置系统的干扰、散热等因素。是提供给经销商的一个用户端解决方案。也可以根据客户要求定制，避免经销商二次集成过程中的工艺和安装差异造成的不良因素。#p#分页标题#e#
传动之星SD系列一体化变频装置线路基本配线图如图四所示：
本系列结构紧凑，外形美观；具有键盘锁定功能，防止误操作；具有工频、变频运行又回路设计。具有自动复位、掉电复位功能。
2、传动之星SD系列参数设置参考：必须要设置的参数如下FO-OOO=01：选择变频装置控制方式FO-OO1=10：选择注塑机专用参数F0-007=1.5-2.5:选择变频装置加速时间FO-008=1.5-3.0:选择变频装置减速时间F0-123=0:当有故障发生时,输出有效信号F0-151=0:选择双输入控制,将流量信号接到INA,将压力信号接到INBF0-153=1:对应比例流量的较小控制信号为1VF0-154=5:与比例流量较小控制信号对应的频率，通常是被控电机的较低运行频率FO-155=10:对应比例流量的较大控制信号为10VFO-156=55:与比例流量较大控制信号对应的频率，一般略高于50.00Hz。F0-157=1:对应比例压力的较小控制信号1VFO-158=10:与比例压力较小控制信号对应的频率F0-159=10:对应比例压力的较大控制信号10VF0-160=55:与比例压力较大控制信号对应的频率备注：FO-153～～160（请按实际工况调整,以上只能供参考）
3、采用传动之星SD系列变频改造的应用效果：
1、大幅度降低能耗：SD系列变频节能调速装置将传统的定量泵改变为变量泵，采用流量与压力双信号输入的变频调速方法，取代以前的比例阀调速方法，大幅度降低能耗。在满足工艺要求的前提下，实现了油泵马达节能20-60的显著效果。
2、提高生产工艺延长设备使用寿命：SD系列变频节能调速装置采用外部扩展同步控制，任意速度段随意可调，能方便地满足注塑工艺要求，使之达到较佳值，使生产工艺比以前有所提高。且能降低系统油温，延长了密封元件寿命，减少了设备维护费用。
3、控制操作方便：SD系列变频节能调速装置采用先进的电脑控制手段，利用注塑机电脑的同步信号，根据注塑机机工艺要求自动控制油泵马达，运行安全可靠，生产中不需对传动之星变频节能调速装置进行调节，控制操作方便、简单。
4、无节流能量损失，溢流能量损失大大减小，使系统噪音降低3-5分贝，油管发热减小，油温降低。
5、实现完全意义上的软启动：SD系列变频节能调速装置启动电流小大大减轻注塑机开机、合模、开模时的震动，能大幅度降低对供电干式变压器容量的要求，并提高了电网质量，避免了设备本身的冲击，延长了设备和模具的使用寿命。
6、高可靠性：SD系列变频节能调速装置可实现工频/变频转换，即使在变频出现故障的情况下，可转换至工频，（也可以根据客户要求，把变频节能调速装置设置为报故障后自动跳到工频。）不会影响生产进度。提升力矩大，动态响应较快，适宜注塑机的突变升速的需要。#p#分页标题#e#
五．注塑机改造应注意的事项
1、注塑机变频改造过程中应注意的问题：（1）必需采用定量泵的注塑机才可进行变频节能改造；（2）变量泵不用进行变频节能改造。因为变量泵本身已带有一定的节能效果，增加变频节能调速装置不能体现出它的优势。（3）一般情况下，继电器控制的注塑机也因对变频节能调速装置响应速度的特别要求，需慎重进行变频节能改造。
2、安装变频节能装置应注意的问题：（1）一般采用带工频-变频双回路的形式（传动之星变频节能调速装置具备此功能）；（2）考虑使用环境条件、电网电压、负载大小；（3）变频节能调速装置的动力线与控制线应尽可能分开走线，控制线尽量使用屏蔽线；（4）加强变频节能调速装置的抗干扰能力（加磁环，电抗器，滤波器等）。
六．结语
传动之星SD系列一体化变频节能调速装置的高性能和完善的功能，使其在各个行业得到了广泛的应用，随着注塑机变频节能改造工作的不断开展，会有更多的用户了解到注塑机使用变频节能调速装置的优越性，也会使越来越多的企业和单位加入到变频节能行业。因此推广交流变频调速装置在注塑机上的应用，对于减少能源浪费具有重要意义。
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