注塑机的变频节能改造

发布日期：2013/8/20 16:15:20

在塑料产业急迅进行的即日, 由于打针成型功底对种种塑料的加工有着良好的适应性, 具有能一次成型外型烦复、尺寸粗略或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品, 且打造才力较高, 易于实现被动化, 于是注塑机岂论在数目上或种类上都占有极其重要身分。当初注塑机被广泛使用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们平常生活各个局限, 其总数占了整个塑料成型装备的20%- 30%, 是目前塑料机械中增长最快, 制造数目最多的机种之一。
对于塑料制品行业来讲, 电耗是其制作利润中的首要部份, 而注塑机又是塑料制品厂家的主要耗电设备。而斯时, 举世都面对着动力紧缺的问题, 我国情况愈加残忍, 许多地方不能不采用拉闸限电、错峰用电等方法来管制用电。以是, 如何有效降低电耗, 节约能源, 成了普遍关注的标题问题。频年来, 各类各式的节能型注塑机纷繁涌现,但能真正得以推广运用的产品其实不久不多。
当前在市场上常见的主要有, 变频节能、变量泵节能和全电动式节能3 种类型。由于变量泵注塑机、全电动注塑机等设备代价昂贵、护卫资本高且使用要求高等种种原因, 在我国国内市场上销量不大。变频节能技能是利用变频器能够机动利便地窜改机电转速的特点, 凭借变频器将定量泵模拟成变量泵, 从而抵达节能的目标。由于目前我国塑料加工企业在使用的注塑机90%以上凡是定量泵注塑机, 因而采取变频妙技对定量泵注塑机进行节能改造在我国具有很好的推广价值和辽阔的运用蓝图。
2 定量泵
注塑机变频改造的节能分析注塑机在加工产品时, 是按锁模- 打针- 保压-溶胶、冷却- 开模- 顶针- 清料再锁模如许的循环历程周期性运转的。其各工序阶段所需任务压力与流量均不合, 整个注塑进程油泵的负载变化很大,有时几近为零( 如冷却阶段) 。
而激进的注塑机采用定量泵供油, 油泵机电是直接通市电, 始终在工频下以分外转速运转, 以是泵的输出流量无法跟着负荷的变化而改变, 始终维持恒定的流量。当保守的定量泵注塑机在一致工序下须要不同的流量和压力时, 之前都是经由调节流量阀与压力阀来进行控制的。这类工作方式下, 当工作所需流量较小时, 油泵的供油量会宏壮于实行元件所需的油量, 过剩的处于高压状态下的液压油则经溢流阀由旁路流回油箱。这样一方面大量的动能在阀门挡板上浪费了; 另一方面继续低压的油与管道的长期辩说会降生大批的热量, 招致液压油的温升高, 从而消耗了大批的热能。为降低油温, 往往还需增多额外的冷却水轮回, 进一步浪费了能源。因而, 激进定量泵注塑机液压琐屑的效率很低, 具备严重的能耗。
此外, 长期以来注塑机的设计追求粗拙化与高速化, 设计时机电的功率一般又是遵循各个动作的最大消耗功率来设计的。注塑机在高速低压下的注塑和高速回料时的能耗最大, 但实践生产中, 由于产品外表精度的申请, 往往产品不适合高速高压型, 因而往往导致注塑机的设计功率偏大。现实使用时机电的均匀负载通常只有设计容量的40%- 60%, 个体情况乃至更低。这也组成为了机电工频运行时电能的大批糜掷。由上述剖析可以看到, 若是能使零碎主动跟踪注塑机本身的工作形态、任务压力和流量信号,适时过量地调治定量泵的输出流量, 使得泵的实践供油量与注塑机的工作流量需求在任何任务阶段均能保持一致, 便可以让电机在整个负荷变化历程中的能量消耗降到最小水准, 并根基撤销溢流征兆。
由于变频器能够活络利便地改变电机转速, 利用它控制油泵机电即可以利便地疗养油泵的输入流量, 恰好满足以上节能的需要。根据对图1 所示油泵的特点曲线综合, 可以相比利用阀门疗养流量与经由历程管制油泵电机转速来调治流量两种方式下能耗环境的差别。在图1 中, 曲线①②为油泵细碎的管阻本性曲线, 显露油泵的转速不变的条件下, 在某一阀门开度下扬程与流量之间关系的赋性曲线; ③④为泵的扬程赋性曲线, 是以管路中阀门的开度同样为前提, 表白在某一转速下, 扬程与流量之间相关的曲线。
当管路在某一特定的阀门开度, 油泵以某一特定转速任务时, 其工作点即为该阀门开度下的管阻特点曲线和该转速时扬程共性曲线的交点。如图1中的A 点为阀门全开、以额定转速n1 运转时泵的任务点; B 点为阀门全开、转速下降为n2 时泵的任务点; C 点为阀门关小、以格外转速n1 运行时泵的工作点。由于泵的轴功率P 与流量Q 与扬程H 的乘积成正比。体当初图1 中, 则有在工作点A 时, 轴功率PA 与AQ10H1 的面积成反比; 在工作点B 时, 轴功率PB 与BQ20H2 的面积成反比; 退休务点C 时,轴功率PC 与CQ20H3 的面积成反比。
因而, 从图1中可以看到, 将管路的流量从额外流量Q1 降低到流量Q2 时, 两种方式下输入轴功率的鉴别。利用休养转速的方式会使工作点由A 移至B, 所需轴功率由PA 降到PB; 而利用调节阀门开度的方式工作点则是从A 移到了C, 所需轴功率由PA 酿成PC。很显然, PA 与PC 的面积相差无几, 而PB 的面积却远远小于PA。这阐明利用变频器调速的方式扭转流量比用休养阀门开度的方式会撙节更多的能量, 多俭约的能量在图1 中可以用CBH2H3 的面积( 阴影有部分) 体现进去。形成以上这种能耗差异的原因是经由调治阀门开度的方式尽管将流量Q 降低了, 但由于管阻增大, 扬程H 也增大了, 因此轴功率下降不会太多。
所以用阀门调治流量的方式下大批的能量被阀门白白虚耗了。可见利用变频器控订定量泵流量, 会比保守的阀门疗养流量的方式节约更多的能量。何况, 注塑机的任务流量越低, 变频方式的节能效果越显著。其余运用变频器还能前进系统的功率因数, 减小油泵电机的无功损耗, 从而行进工场的供电效率与电网品格。再有, 如果在注塑机非步履形态时让电机终止下来, 还能进一步扩充节能空间。综上所述, 对定量泵注塑机进行变频节能改造可以带来巨大的节能成绩。
3 定量泵注塑机的变频改造方案
对定量泵注塑机进行变频改造时, 为了确保改造不会对制造形成任何影响, 尽可能不对注塑机原有液压零碎及电气管教琐细作变动。变频器的管制是利用注塑机管束零碎的同步控制信号, 将注塑机管束器给出的调治流量、压力比例阀的模仿量旌旗灯号( 如0- 1ADC) , 经处理变换, 转变为0- 10VDC或4～20 mA 的旌旗灯号, 送给变频器, 用来调理油泵机电的转速。何等就能让液压零碎的输入与注塑机各个工序段中所需的油压大小与流量速度切确娶亲, 从而使溢流阀的回流量降到最小, 抵达节能目标。注塑机变频节能细碎的道理如图2 所示。今朝, 变频牵制部门对来自注塑机管教器的压力比例与流量比例牵制旌旗灯号的处置方法多种多样。
大部份是经由历程电路转换板直接将个中的一个旌旗灯号转换为变频器可用的模仿量; 有的则是将流量与压力信号的乘积颠末运算、放大后转换成变频器可用的信号; 另有些为了抵达更好的管制成果, 根据注塑机的工艺与产品特性专门创设了相应的数学模型, 此后用注塑机控制器送出压力、流量信号计算出对应的控制量, 用来控制变频器的输出频次。此外, 为了增强零碎的牢靠性, 保管定量泵机电原本的工频运行回路, 并增进管制电路担保用户可以方便地进行工频与变频运行的切换。当变频器故障时, 将相对应的油泵机电手动切换到原运行方式( 工频运行) , 其它有部分仍为变频器带动, 不受影响。其电气牵制情理如图3 所示。从图3 可以看出, 零碎接纳一台变频器驱动一台机电的工作方式, 变频器故障可以输出报警旌旗灯号指挥。变频器故障时, 可经由管教按钮切换到原本的工频工作模式。
变频器与工频工作模式间有电气联锁, 确保工频运转与变频运行不会同时启动。4 注塑机变频节能改造实例TD3400 注塑机专门使用变频器采纳了矢量控制,具有高速的音讯响应和优质的自动限流手法, 且刹那过载身手可达到特别负荷的200%, 别的在零频无速度传感器的方式下也能输出150%的格外转矩。这些本色非常相宜注塑机的应用需求, 加上TD3400 变频器注塑机还趁便根据注塑机的应用特色增加了响应的功能, 因而在注塑行业失掉了广泛使用。
今朝, TD3400 变频器已告捷运用在不少种品牌的注塑机上, 并告捷地对几家企业的注塑机进行了大批量的改造, 节能成果都很是好。本文就以一家塑胶制品制作企业做的注塑机节能改造下场为例, 经由测试数据来阐明定量泵注塑机变频改造的节能成就。对一台型号EA80 的注塑机的改构成果做了测试。该设施油泵电机的功率为11kW, 打造产品为亚加力通明件, 使用的模具型号为KEMP2755B,改造先后均申请制作周期为26 秒/ 啤, 即产量为138 啤/小时, 所用的测试仪表为三相四线电度表。在改造先后的测试数据如表2 所示。
5 改造中常见的标题与解决方式
5.1 解决制造周期可能延长的方法
在对注塑机进行变频改造时, 或者屡屡会缔造, 生产周期在变频工作时会慢0.3- 1.2 秒。且变频器功率越大, 产品工况越冗杂, 周期就会相应地增加。这主要是由于在一致工序段切换时, 变频器需要根据各工序所须要的一致压力、流量而不息窜改输出频率, 而使机电往往处于加减速历程中。尽管变频器的加减速年华可调得很短, 但相比工频运转时电磁阀通断速率有一定的滞后, 这就导致了相似工艺参数下变频控制时单位加工周期有所延长, 打造效率受到一定影响。对于这个问题, 一方面, 申请选用的变频器有很好的消息响应性能, 以尽可能缩短响应光阴; 另外一方面, 可以根据理论状况, 调整注塑机的有部分做工参数, 如加大压力设定值等。
当然, 也能够对液压细碎和管制细碎进行改进来解决标题。譬喻工频时注塑机在液压细碎设计时思考到液压冲击带来的危害, 在液压回路上采纳得多缓冲回路。要是能行进液压回路反响时日就能够补偿变频加快过程带来的滞后。而对于变频器管束琐细, 假定能采取流量和压力两路信号管教, 也能够较好地解决这个标题。
5.2 压力不够的原因及响应措施个体状况下, 由于机器采纳的元件风致无非关, 或颐养欠安, 液压回路中个体液压元件磨损,导致自身的压力———流量个性有所下降, 组成管制压力随流量的变化比较大。这时表现出有时够力而有时不敷力的现象。工频制造时由于流量恒定,是以标题问题不有被露出出来。接纳变频管束时就会表现出压力缺乏。为熟习决这一题目, 一个方式是通过调处注塑机的做工参数, 将变频任务时注塑机的压力流量设定得比工频时高一些。另外一个方式即是从牵制方法上想方式, 譬如采用基于速度关头的压力闭环管束, 保障压力满足申请。
5.3 应答变频器对注塑机扰乱的措施由于变频器在工作时输入、输入电流中城市有一定量高次谐波, 会对注塑机的管制零碎产生干扰, 严重时大概影响到注塑机的畸形动作。
对此, 可采取如下措施: ①在输入侧和输出侧加装变频器专用滤波器、电抗器等以减小高次谐波电流; ②控制旌旗灯号线使用屏蔽电缆, 并把屏蔽层一端接到变频器的公共输入端子上; ③变频器的输入、输出电缆与管制旌旗灯号线分开走线, 它们之间理应至少担保20cm 以上的隔绝距离且尽大概远; ④减少变频器的载波频率; ⑤同一电源下的其他设施最好能做到隔离供电。
6 定量泵注塑机
变频改造的综合效益
( 1) 定量泵变为节能型变量泵, 使得注塑机液压系统与零件运转所需功率完婚, 无低压节流溢流能量损失, 节电率高达25%～60%。
( 2) 由于变频器可以休养油泵的流量与压力,使得油温会比工频形状下降低15- 18℃。减少了无谓的热耗, 冷却水的用量也可节省30%以上。
( 3) 将功率因数由0.6- 0.8 前进到0.96 以上,大大削减了无功电流, 降低了路程损耗, 提高了电网品格和供电效率。对供电设施而言, 相称于起到了增容的作用。
( 4) 通过变频器完成了机电的软起动, 防范了起动时对电网的冲击, 从而不必供电设备再预留额外的容量以应付机电起动时的冲击, 对电网而言,增长了琐屑的装机容量。
( 5) 使用变频器可实现机电的软起动, 保障了起动平滑无冲击。一方面可以减小起动时对电机的冲击, 关切了电机, 拖延时间了其使用寿命; 另一方面, 由于加剧了开、锁模的冲击, 延长了机器与模具的使用寿命, 减轻了噪音。
( 6) 变频运转时压力油温度可降至35- 40℃支配, 此状况下的油温最能保障液压实验组件的精度和稳定性, 同时可以使密封组件的使用寿命得以延长, 降低停机培修的次数和培修工夫, 节省了大批维护用度。
( 7) 接纳变频器后, 它具有过压、过流、过载、过热、欠压及对地短路等多种珍惜, 能够在线监控, 及时发明故障并报警。可以珍爱变频器自身; 能爱惜电机; 能防止注塑机机器部件因错误操作而败坏。零碎的靠得住性大大行进。
( 8) 因为留存了注塑机原有管束方式及油路同样, 可完成工频/ 变频切换, 纵然变频器出故障时也可以转换到工频形状, 不会影响制造。

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