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我为节能献一策
-------马登峰
一、注塑机节能改造的必要性和可行性研究
随着公司订单量的增长以及事业部的拆分,塑胶配件应用量越来越大,公司注塑机购买也在增加,在注塑行业中,注塑机是一种通用型机械。传统设计上,考虑到其通用性,设计时是以其最大容量为标准的。而在实际加工中,常常出现大马拉小车的现象,由此造成的电能无功消耗相当严重。经过分析其工作过程我们发现,合理地利用油泵电机的功率可以大大减少电能耗损,从而使大力的降低成本为可能。
注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个工段。随产品和加工工段的不同,各段需要不同的工作压力。因此对于油泵马达而言,在注塑过程当中负载是在不断变化的。
系统各工段油泵实际所需功率变化很大,特别是在射胶后的保压和冷却段。设备所用的油泵电机利用效率很低。并且在设备运行中,系统有大量的时间处于待机状态,电机空转。相当部分电能变成了无功功率,降低了电网质量,造成了电能损失。现有注塑机的液压系统绝大部分为定量泵,其油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量,多余的液压油通过溢流阀回流,此过程称为高压节流。高压节流效率一般为60%-70%,能量损失多达30%—40%。同时由于液压油长期的全速流动,与液压件,机械件的剧烈磨擦,造成油温过高,噪音过大等不良现象,同时还使得机械寿命缩短。
针对高压节流耗能现象,部分注塑机厂家已研制出定量泵加变量泵的注塑机。由于定量泵液压系统改造为两泵液压系统工程浩大,成本过高,技术复杂等原因,欲将注塑机非原有的定量泵液压系统改造成为两泵液压系统是不切合实际的。如果在注塑机工作的各个时段合理地利用好油泵马达的功率,减少其空载的能耗,势必能节约大量电能,使企业通过节省电能降低成本成为可能。
根据变量泵液压系统相似原理研制出注塑机专用节能控制系统。它可广泛应用于各种规格,各种品牌,以液压传动的定量泵注塑机。对注塑机进行改造后,整体的节能效果可达30%-60%,并具有安全可靠,操作简易,成本较低等优点。
二、节能原理
在油泵油压系统中,液压油的流量(Q)与泵轴转速(N)轴输出功率(P)之间依据
以下关系式:
Q=N M=N² P=N³
传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时,是用阀门调节功率变化,大量能量以压力差的形式损耗在阀门上。由上面公式可知,只要改变转速,则流量Q成比例改变而功率P以立方量数变化。倒如,Q’= 1 / 2 Q ,P ”= 1 / 8 P,%,%。因此,在注塑机工作过程,针对其不同时段压力需求的不同,适时改变油泵马达的转速,便可以动态地调节输出功率同,从而达到了节省电能的目的。
三、注塑机控制系统原理
本系统的核心采用节能控制器和变频器。在注塑机工作过程中,将油泵马达的压力和流量信号导出,经由控制器输出相关信息到变频器。变频器通过改变频率,不断高速电机的转速,使电机在整个变化的负荷范围内的能耗达到所需的最小程度,并确保电机平稳,精确的运行。
系统采用闭环控制方法,压力和流量自动跟踪,能方便地满足注塑工艺要求。
本系统和原有系统共存,原有系统具备的功能仍然存在,操作上和原有操作方式一样。本系统只对原有系统的马达控制部分起作用,系统能根据原有系统的工艺要求,调整马达的输出, 使整个控