注塑机变频改造方案

部分油泵电机节能前言

什么是变频节能装置

变频器一般是利用电力半导体器件；以及内存编程软件的通断作用，将工频电源换为另一频率的电能控制装置。

在注塑机中使用变频节能的优点

1，节能；

注塑机通用使用的三相异步交流电机不能变速；其拖动的定量叶片泵；输入液压油的流量不能改变；注塑机再进行低速动作时；多余的流量经溢流阀流回油箱；造成能量大量损失；变频器能根据控制系统的指令；调节电机的转速；使叶片泵输出液压的流量可根据注塑机动作速度要求改变；减少了液压油从溢流阀流会油箱的能耗；从而节省了大量的电能；以及降低液压油的油温；实时监测电机耗电量；节电率达20—70﹪；节电率跟注塑机所生产产品的冷却时间和所生产产品大小也有很大的关系。2，避免人身安全事故。

注塑机加装变频器后；由于操作人员在模具上取件；清洁和修理时；注塑机电脑的速度模拟量无输出，电机处于停止状态；液压系统无压力；避免了机械的误动作；完全杜绝了注塑机的人身安全事故的发生。

3，软启动；

工频状态下马达采用的是星三角形降压延时启动；此时电流是电机额定电流的4—7倍；若多台大功率的电机同时启动；将对电网造成很大的冲击；采用变频后；电机只需在额定电流下就可软启动；电流平滑无冲击；减小了启动电流对电机和电网的冲击；延长了电机使用寿命。

4，减少无功功率。

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是因为功率因素的降低导致电网有功率的降低。而使用变频节能控制装置后。由于变频器内滤波电容作用；使得功率因素接近为1；增大了电网的有功功率；从而节省了无功功率消耗的能量。

5．最佳配合、

变频器与注塑机电脑可进行联机控制，通过电脑对变频器的控制实现变频器的输出频率和输出转锯解藕调节，达到变频器与注塑过程各动作的最佳配合，解决注塑机应用变频节能技术导致生产效率降低瓶颈。

6．变频器的寿命。

变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器，冷却风扇那样的消耗的器材。如果对他们进行定期的维护，可望有10年的寿命。

一、对未改造前注塑机工作原理分析

对于塑料制品行业来说，电耗是其生产成本的主要部分，而注塑机是塑料制品厂的主要能耗设备之一，注塑机的能耗成为注塑行业降低成本，提高产品竞争力的有效途径。

注塑机的能耗主要表现在电能消耗方面，按具体设备来划分，大致可分为下列三个部分：

1.液压系统油泵的电能消耗

2.加热器的电能消耗

3.循环冷却水泵的电能消耗 其中，液压油泵电机的用电量占整个注塑机用电量的80%以上，降低其耗电量是注塑机节能的关键。

注塑机液压油泵大多采用叶片泵、柱塞泵和活塞泵，都是典型的容积式油泵，其供油量与油泵转速成正比，在工频`50Hz 恒速运转状态下，油泵的供油量是恒定不变的。由于受到技术条件的限制，现在的注塑机液压系统几乎全部是阀控系统，即油泵电机由工频50Hz 电源驱动恒速运转，油泵供油量恒定，当注塑机的油量需求发生变化时，由安装在油泵出口的溢流阀或比例阀来调节负载压力和负载流量，满足注塑机工况变化的需要。

事实上，注塑机液压系统是一个压力和流量波动都较大的负载，在合模、锁模、射胶、保压、冷却、开模、顶出等不同工作阶段，其压力和流量都要发生有规律的变化，典型的注塑机压力和流量曲线如下图所示。

P MPa （）注塑机压力循环图

7 2 1 0

10

20

65 70

t s （）

Q I/min （）

注塑机流量循环图

25020010050

0 10 20 65 70

t s （）

从上图可以看出，在一个工作循环周期内，注塑机的实际压力和实际流量是变化的，时大时小，有时几乎为零。在实际流量较小时，油泵的供油量远远大于负载实际消耗量，供大于求，富余的处于高压状态下的液压油全部经溢流阀溢流。高压状态下的液压油经溢流阀后放出大量热能，这部分耗散的能量实际上是油泵电机从电网吸收电能中的一部分。小流量状态维持的时间越长，所耗散的电能也就越大。因此，注塑机液压系统存在严重的能源浪费问题。

从上述分析中可知，注塑机液压系统电能浪费问题的最直接原因就是油泵流量与负载流量需求不相适应，供

大于求，造成高压液压油溢

流，这是油泵转速恒定不变

所带来的不良后果。针对此

问题，我公司开发出利用变

频原理同步跟踪调节器能

解决注塑机电能浪费问题。

注塑机原有控制系统采用变频节电器改造后，液压油泵不再是工频50Hz恒速运转的，而是改由调速器进行启停控制和调速运行，速度可以在0-50Hz范围内连续可调，即油泵供油量可以在0-100%范围内连续可调。

在注塑循环过程中，智能控制单元自动检测来自于注塑机控制系统的工作状态信号，并对这些信息进行分析和计算，根据注塑机当前的工作状态（开模、合模、射胶、回料、顶出等）对工作压力及工作流量要求，自动控制调速器运行，从而调节油泵的转速，使油泵实际供油量与注塑机的流量需求相一致，彻底消除溢流现象，节省电能消耗。

目前绝大多数的注塑机都属于液压传动注塑机，液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供。在注塑周期过程中的变化，注塑机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠流量阀和压力阀调节不同工序所须的流量和压力不同，以及负荷变化很大，由于定量泵不可调节输出功率，因此多余的能量只能在挡板，油路泄露，油的温升中消耗，加剧了各种阀的的磨损，又造成油温过高，电机噪音过大，以及机械寿命缩短等现象。并且通常在设计电机的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的在量浪费。因此推交置在注塑机上的应用，对于减少能源费具有重要

意义。

二．注塑机工作原理改造的必然性

注塑过程一般分为以下步

骤：锁模→注射保压→熔胶加料

→冷却定型→开模顶针。每一动

作的完成都有时间、压力、速度、

位置等几个参数的精妙配合，也

就是说在某一位置的位移都有相

应的压力和速度，且在不同的位

置和时间内其压力和速度都是可变的。同时每一动作完成后发出终止信号传送给程序

控制器，程序控制器收到信号后才

发出执行下一动作的指令。此外注

塑机系统本身还存在一些弱点：

弱点1：注塑机动作内部有着

十分剧烈的突变过程：如锁模过程

中，快速锁模→慢速低压护模→高

压高速锁模的工况突变就很剧烈

的；又如注射过程中，慢速注射→

快速→慢速→快速→慢速的射胶

过程工况也是很剧烈的，对机器的冲击非常大，影响了整个注塑系统的寿命。

弱点2：动作油路制动达不到设计的精度，油路制动的开闭取决于电磁阀，而电磁阀的动作又取决于过程控制器提供的电压和电流，因大多数注塑机都没有死循环控制，阀的开闭精度就会大打折扣，尤其是阀的开闭程度在10%以下和90%以上时，某一动作在此状态下被执行很难保证其稳定性和重复精度。

弱点3：执行动作的油缸本身有油封破损，内泄现象，执行动作的可靠性和稳定性不高。这是由于多数时间内，负载的实际耗油量均小于油泵的供油量，造成高压状态下的液压油部分经溢流阀、比例阀等液压元件溢出。该溢流部分不仅未作任何有用功，而且产生热量，造成液压油发热，既耗能，又有害。

采用注塑机的变频运行，就能很好的解决这些问题，既提高了整个注塑系统的精