变频在注塑机节能改造中的应用.docx

变频在注塑机节能改造中的应用1变频改造在注塑行业开展趋势对于塑料制品行业来讲，电耗是其消费本钱的主要局部，而注塑机是塑料制品厂的主要能耗设备之一。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动机带动油泵提供。在注塑的消费周期经过中，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。液压系统的负荷变化很大，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、油的温升中消耗掉。这样既加剧了各种阀门的磨损，又造成油温过高，电动机噪声过大，以及机械寿命缩短等现象。并且通常在设计中，用户油泵电动机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车的现象，造成电能的大量浪费。因此推广沟通变频调速装置在注塑机上的应用，对于减少能源浪费、降低消费本钱具有重要意义。2注塑机变频改造的可行性分析21注塑机的消费工艺经过注塑机通常采用液压传动，其构造包含注射装置、开合模装置、液压传动装置和电气控制装置，后者的作用是保证注塑机预定工序的要求压力、速度、温度、时间、位置和动作程序准确有效地工作。在传统的注塑机中液压传动装置主要由油泵、液压控制阀、压力电磁比例阀、流量电磁比例阀、各种不同的动作油缸、油泵电动机及其它液压附件和管道组成，液压传动系统中的动力由电动机带动油泵提供。其中，油泵绝大局部是定量油泵，电动机通常提供额定功率和转速，油泵将电动机所输入的机械能转变为压力能，然后向液压系统的液压元件输送具有一定压力和流量的液压油，知足液压执行机构驱动负载所需能量的要求。注塑机成型工艺是一个按照预定的周期性动作经过，即以合模射嘴前进射胶保压熔胶一冷却开模一取出制品将被注塑件放入模具中合模后顶出等加工工序到达某件产品成型。如图l所示。22注塑机消费经过中的液压损耗注塑机消费经过中的液压损耗主要由以下三局部组成：1溢流损耗随产品及加工工序不同，各工序所需液压、流量、压力不同。对于油泵电动机而言，注塑机在注塑经过的负载是处于变化状忐。而油泵的流量是按照所需的最大流量来设计的其原注塑油泵电动机以恒定的转速提供的液压流量，当注塑机所需的流量小于最大流量时，多余的液压将通过溢流阀回流，这一局部能量就损耗掉了。2节流损耗当液压油流经阀的节流口时会有一定的压降，这就是节流损耗。由于方向阀的节流面积比拟大，所以大局部的节流损耗发生在比例阀上。同时由于液压长期全速循环流动与液压件机械剧烈磨擦，造成油温过高、噪声过大、机械寿命缩短等不良现象。3设计余量损耗通常在设计中，一般会考虑到共用性，设计时以最大容量为根底，因此用户油泵电动机设计的容量比实际需要高山很多存在“大马拉小车的现象，造成电能的大量浪费。2.3注塑机变频改造的可行性分析注塑机的工序经过根本是一样的，大致可分为7个工序经过：合模、射胶、保压、熔胶、冷却、开模、顶出，每一个工序都需要不同的压力和流量，也就是讲被加工的工件不都是在最大压力或者流量下于作的其压力和流量是靠压力比例阀和流量比例阀来调节的，通过调整压力或者流量比例阀的开启度来控制压力和流量大小。然而在恒速运转中，各工序中油泵的输入功率并没有多大变化，假设用变频器根据工作时所需的压力或者流量参数同步成正比的自动调整油泵电动机的转速，进而实现对压力和流量的调节，这样把注塑机原来浪费在比例阀上的能量全部节约下来，到达了既节电又实用的经济效果。其详细效果表如今以下三个方面：1调速节能根据注塑机的工艺要求，把总压阀、低压阀、一压阀、二压阀的开关信号经注塑机电脑板转换后加在变频器的输入端作为变频器的频率给定信号，使变频器的输出频率随比例阀的模拟信号成线形变化，在需要压力和流量较小的工艺经过中使电动机转速降低，进而降低电动机的输出功率，在冷却和半成品置入经过中可以让电动机停转，使电动机在整个负载范围内的能量损耗到达最小程度。2进步功率因数节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是由于功率因数的降低导致电网有功功率的降低。普通定量泵注塑机的功率因数值在0.60.8之间，而使用变频调速装置后，由于变频器内滤波电容的补偿作用，使得功率因数进步到0.96以上，进而减小了无功损耗，增大了电网的有功功率。3软起动节能由于原电动机为直接起动或者Y一降压起动，起动电流即是47倍的额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会增加电网容量要求，起动时产生的大电流和震动对设备的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软起动功能将使起动电流从零开场，最大值被限制在变频器设置的加速中电流限幅程度以内，一般不超过l.7倍额定电流，减轻了对电网的冲击和对电网容量的要求，延长了设备和模具的使用寿命。3注塑机变频改造的控制电路方案31注塑机变频改造的控制电路图如图2注塑机变频政造时采用变频+工频工作方式，控制电路如下列图所示。其变频工作方式、工频工作方式和停顿工作的选择是由多位开关WK控制来实现。采用工频旁路目的是为了在变频器出故障时可直接切换到工频运行，而不影响消费。32变频工作方式1接通变频工作电源。当多位开关WK合向变频工作电源时，接触器KMI线圈得电动作，KMI辅助常闭触头断开，工频工作电路无法得电，进而实现变频工作电路和工频工作电路的互相联锁；同时接触器KM4线圈得电动作，KM4主触头闭合，电动机接成形连接。KMl主触头闭合，三相沟通电通入变频器。KMI辅助常开触头闭合，接触器KM2线圈得电动作，KM2主触头闭合，变频器与三相沟通电动机电路接通，等待工作指令；同时变频工作HL2指示灯亮。2变频器调速工作经过。按下变频器起动开关SB，变频器开场运行，注塑机开场工作。注塑机电脑板把注塑机液压传动的压力和流量信号，经处理后变成420mA的电流模拟信号，送入到变频器的4、5号端口。变频器通过内置的PID调节功能，利用注塑机电脑板传送来的420mA的电流模拟信号，来调节电动机的转速，进而实现了注塑机液压传动的压力和流量信号控制电动机的转动，把恒压泵变成了变压泵，知足了注塑机液压传动的不同液压和流量的要求。这样就大大减少了合模、开模的震动，稳定了消费工艺，进步了产品的档次和质量，减少了机械故障，延长了机械使用寿命，同时也节约了电能，产生了良好的经济效益。3变频器的保护和故障处理。变频器自身具有过电流、过载、过压、欠压、短路等多种保护功能，它不仅能保护变频器自身，而且能保护电动机，进一步保护注塑机液压系统、机械系统，防止不恰当的操纵可能带来的危害，所以不需要另设专门保护电路。如执行动作所需要的压力、速度超过注塑机系统的压力、速度，变频器即进入保护状态。又如低温强行储料，因注塑机过负载工作，变频器就会出现过电流或者过负载保护，切断电动机电源，保护机器不受伤害。假设是在工频状态下，注塑机可以借助强大的动力超负荷工作，可能造成扭断料筒、螺杆或者损坏液压马达等事故。当变频器发生故障时，B和C两端的常闭开关断开，接触器KMI线圈失电复位，变频器工作电源断开，停顿工作；A和c两端的常开开关闭合，故障指示灯HLl亮。等待排除故障后，变频器重新起开工作。3.3工频工作方式当多位开关WK合向工频工作电源时，接触器KM4线圈得电动作，KM4辅助常闭触头断开，变频工作电路无法得电，进而实现工频工作电路和变频工作电路的互相联锁：同时电动机采用Y一降压方法起动运行，注塑机开场工作，工频工作HL3指示灯亮。4注塑机变频改造接线方便的优点注塑机变频改造接线时，保存注塑机原有的电脑控制系统和液压传动系统的油路及电动机的Y一降压起动运行电路不变，采用变频节能/工频运行转换控制方式，防止了发生故障时影响正常消费：更换模具时只须改变注塑机电脑板的工作程序，无须对变频器做任何调节。5注塑机变频改造的良好效益51降低了消费本钱和节电效果明显注塑机采用变频改造后，节电率高达2560；功率因数由改造前的0608进步到096以上，显著进步电网功率因数，降低无功电流，进而降低线路损耗，到达了降低消费本钱和节电的目的。52进步了注塑机系统运行的可靠性注塑机采用变频改造后，由于变频器自身具有过电流、过载、过压、欠压、短路等多种保护功能，它不仅能保护变频器自身，而且保护了电动机和注塑机液压系统、机械系统，防止不恰当的操纵可能带来的危害，并能发现故障及时报警。5.3延长了设备和模具的使用寿命，进步了注塑机产品档次和产品质量.利用变频器的软启动功能将使起动电流从零开场，不仅减轻了起动电流对电网的冲击和对电网容量的要求，而且减轻了开锁模振动，延长了设备和模具的使用寿命，减轻噪声，改善工作环境，延长了设备和模具的使用寿命。同时变频器的平滑调速，大大地进步注塑机产品的档次和质量。注塑机采用了变频节能技术，不仅收到了高节能、高可靠性和延长了设备和模具的使用寿命的显著效果，而且大大地进步注塑机产品的档次和质量。本文针对注塑机液压传动系统中存在电能损耗较大的现象，设计出了采用变频器技术的改造的详细电路方案，通过理论到达了进步注塑机的产品档次和产品质量，延长了设备和模具的使用寿命，降低了消费本钱和节约用电的目的。0