變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

    

　　摘　要：這篇文章介紹了微能矢量變頻器在變量泵注塑機(jī)上的節(jié)能改造，評論了變量泵注塑機(jī)的操控體系和功用請求及與定量泵注塑機(jī)改造的不一樣之處。

　　Abstract: In this paper, applications of WINNER-vb vector control inverter in energy save technical reconstruction for variable injection molding machine are introduced. The control system and function requirements for are provided, andfix quantify injection molding machine reconstruction different way

　　關(guān)鍵字：微能變頻器 變量泵注塑機(jī) 節(jié)能改造

　　Key words: WINNER Inverter; variable injection molding machine ; nergy save technical reconstruction

　　1、引　言

　　塑料制品加工職業(yè)是輕工職業(yè)中近幾年發(fā)展速度較快的職業(yè)之一，跟著塑膠公司數(shù)量的增多，降低出產(chǎn)成本，進(jìn)步商品競爭力變成許多塑料制品廠一起關(guān)懷的疑問。在加工成本中，電費(fèi)占有了相當(dāng)大的份額，而數(shù)量許多的注塑機(jī)是耗電最多的設(shè)備，因而，許多塑料公司對定量泵注塑機(jī)進(jìn)行了許多節(jié)能技能改造來完成節(jié)省電能、進(jìn)步公司的競爭力，但關(guān)于變量泵注塑機(jī)許多公司包含許多專業(yè)的節(jié)能公司都束手無策，因而關(guān)于市場上存在的許多變量泵注塑機(jī)如何進(jìn)行節(jié)能改構(gòu)成了許多塑料公司關(guān)懷的熱點(diǎn)，深圳微能科技有限公司經(jīng)過對變量泵注塑機(jī)的深入研究，聯(lián)系最新的矢量操控變頻技能成功的完成變量泵注塑機(jī)的節(jié)能改造，并且取得了10-20%的節(jié)能作用。

　　2、定量泵與變量泵注塑機(jī)介紹

　　1)定量泵注塑機(jī)

　　現(xiàn)在絕大多數(shù)改造的注塑機(jī)都?xì)w于液壓傳動注塑機(jī)，液壓傳動體系中的動力由電機(jī)股動油泵供給，其液壓油泵為葉片泵，其供油量與油泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)油泵馬達(dá)以50HZ恒速作業(yè)時，油泵的供油量是不變的，所以稱為定量泵。其體系圖如下所示：

微能矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

　　如圖一所示：A1：油缸無桿腔活塞面積 F：作業(yè)負(fù)載 Q1：作業(yè)流量 P1：作業(yè)壓力 △p：份額調(diào)速閥兩頭的壓力差 Qy：份額溢流閥流量 Pb：油泵壓力，Qb：油泵流量 Vb：油泵排量 n：電動機(jī)轉(zhuǎn)速

　　如圖一，該體系采用定量泵供油，油泵轉(zhuǎn)速n及油泵排量Vb都不可調(diào)，其油路中的各流量及壓力別離為：

　　油泵流量Qb=Vb×n為定值;

　　油泵壓力Pb由份額溢流閥設(shè)定;

　　作業(yè)流量Q1由份額調(diào)速閥設(shè)定;

　　作業(yè)壓力P1=F/A1取決于作業(yè)負(fù)載F;

　　通常的注塑機(jī)的出產(chǎn)過程中有下面幾個環(huán)節(jié)：鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模。注塑機(jī)在不一樣工序下需求的流量和壓力不一樣，須依托流量閥和壓力閥調(diào)理不一樣工序所須的流量和壓力，當(dāng)作業(yè)所需流量較小時，油泵供油量大于履行元件所需的油量，剩余的處于高壓狀況下的液壓油悉數(shù)經(jīng)溢流閥回流，許多的能量經(jīng)過油的溫升消耗掉。這么既加重了各種閥門的磨損，又構(gòu)成油溫過高，并且為了降低油溫，通常還需求額外的冷卻水循環(huán)，構(gòu)成能量的進(jìn)一步糟蹋。所以通常定量泵注塑機(jī)的改造用變頻器來操控油泵馬達(dá)轉(zhuǎn)速來調(diào)理流量，在規(guī)則的時刻內(nèi)泵出的油量，剛好滿意各個動作環(huán)節(jié)的需求，能夠?qū)⒁缌髁坎倏卦谧钚顩r，然后節(jié)省了能源。

　　2)變量泵注塑機(jī)

　　現(xiàn)在，變量泵注塑機(jī)多采用份額變量泵作驅(qū)動元件，歸于典型的容積式調(diào)速體系，對比傳動定量泵注塑機(jī)有較明顯的節(jié)能作用。如圖二，該體系由負(fù)載靈敏型份額變量柱塞泵、份額溢流閥、份額調(diào)速閥、壓力反應(yīng)閥、流量反應(yīng)閥等有些組成。

 微能矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

圖二 油路體系原理圖

　　A1：油缸無桿腔活塞面積 F：作業(yè)負(fù)載 P1：作業(yè)壓力 Q1：作業(yè)流量

　　△P：份額調(diào)速閥兩頭的壓力差 Pb：油泵壓力 Qb：油泵流量 n：電動機(jī)轉(zhuǎn)速

　　作業(yè)原理

　　(1)體系處于流量操控狀況時，油泵壓力Pb大于作業(yè)壓力P1且小于塑機(jī)設(shè)定壓力，份額溢流閥將牢靠封閉。當(dāng)負(fù)載改動時，Pb與P1之間的壓力差△P會有相應(yīng)動搖，并使作業(yè)流量Q1發(fā)生改動。以上改動經(jīng)過流量、壓力反應(yīng)閥傳遞給變量泵的調(diào)整活塞。活塞隨之推進(jìn)柱塞泵斜盤并改動油泵排量，終究安穩(wěn)泵的輸出流量Qb。由此看出，該體系完成了壓力自適應(yīng)操控，基本上沒有溢流丟失，但為了操控作業(yè)流量Q1，調(diào)速閥上仍存在必定節(jié)省丟失。

　　(2)體系處于壓力操控狀況時，變量柱塞泵的斜盤傾角很小，僅有少數(shù)的液壓油流過份額溢流閥，確保構(gòu)成必定的體系壓力。經(jīng)過改動份額溢流閥的輸入信號，就能夠得到相應(yīng)的油泵輸出壓力。比起傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)，該操控方法在必定程度上減小了溢流丟失。

　　3、變量泵注塑機(jī)的節(jié)能原理

　　由上面的介紹咱們能夠知道，變量泵注塑機(jī)與定量泵注塑機(jī)對比，減少了許多的溢流丟失，使得油泵電機(jī)負(fù)載變輕，電流減小，處于輕載狀況。變量泵注塑機(jī)是從液壓元件的視點(diǎn)動身，發(fā)掘油路上的節(jié)能改造空間，然后進(jìn)步了油路體系的作業(yè)功率。但受其操控方法約束，該體系不能徹底消除節(jié)省、溢流丟失。

　　1) 變量泵注塑機(jī)仍然有糟蹋的空間，從油泵上出來的油仍然要經(jīng)過份額調(diào)速閥和份額溢流閥的的調(diào)理，在閥門上仍然有必定的功率丟失。

　　2)油泵的電機(jī)速度仍然不能調(diào)理，雖然比起定量泵其負(fù)載輕了許多，但和經(jīng)過調(diào)理速度來調(diào)理油量對比，明顯前者要更耗能。特別是體系處于壓力操控時，體系需求的壓力很大可是流量很小，而油泵電機(jī)的速度不能調(diào)理。若油泵的輸出流量、輸出壓力、排量、轉(zhuǎn)速別離表明為Q、P、Vb、n，則油泵的輸出功率N用公式表明為：

　　N = Q*P = Vb*n*P

　　注塑機(jī)是經(jīng)過機(jī)械設(shè)備調(diào)整油泵排量Vb的，明顯其可調(diào)理的線性規(guī)模有限，不能完成零排量輸出。且任何狀況下，電機(jī)都是全速作業(yè)，有許多無謂的能量丟失。

　　3)油泵電機(jī)的發(fā)動仍然是星三角發(fā)動，功率要素較低。

　　4、微能公司節(jié)約用電體系

　　微能公司是將矢量變頻技能使用于注塑機(jī)電機(jī)驅(qū)動上，經(jīng)過速度調(diào)理及壓力PID閉環(huán)操控功用完成對注塑機(jī)的準(zhǔn)確操控。油路大將份額調(diào)速閥人為硬性的將流量調(diào)至最大并堅(jiān)持或者撤除，一起堵截流量、壓力反應(yīng)閥對變量泵的活塞的操控。改為矢量變頻PID操控堅(jiān)持壓力的穩(wěn)定，主動完成了壓力自適應(yīng)操控，這么體系從源頭上消除油路中的節(jié)省及溢流能量丟失，使注塑機(jī)獲得最好的節(jié)能作用。體系如下所示：

微能矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

　　作業(yè)原理：

　　當(dāng)油泵流量Qb挨近或到達(dá)塑機(jī)的設(shè)定值時，油路體系進(jìn)入流量操控狀況，變頻器的輸出頻率與塑機(jī)的流量設(shè)定值成正比。在此過程中，油泵流量Qb=Vb×n始終與作業(yè)回路的需求相適應(yīng)，無需份額閥調(diào)速，也沒有剩余流量溢出，可從根本上消除節(jié)省及溢流能量丟失。

　　當(dāng)油泵作業(yè)在壓力狀況下，如下圖所示：

微能矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

　　變頻器操控體系裝備一塊智能轉(zhuǎn)換卡，變頻器將經(jīng)過壓力傳感器實(shí)時監(jiān)控到這一壓力改動，并與塑機(jī)的壓力設(shè)定值做對比。當(dāng)它們差值很小時，變頻器的智能轉(zhuǎn)換卡會及時將變頻器切換到壓力操控狀況。，發(fā)動PID操控并經(jīng)過PID功用堅(jiān)持體系壓力穩(wěn)定。此刻，變頻器的輸出頻率將與該壓力差值成正比。因差值很小，變頻器的輸出頻率及電機(jī)轉(zhuǎn)速將迅速降低，油泵僅堅(jiān)持很小的流量輸出，以補(bǔ)償油路中的各種走漏丟失。

　　電氣體系圖如下：

微能矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造中的使用

　　微能WIN-PSS-IV變頻器為開環(huán)矢量方法，起動轉(zhuǎn)矩大，0.5HZ能夠到達(dá)150%的額外轉(zhuǎn)矩;動態(tài)呼應(yīng)快，注塑機(jī)回收階躍轉(zhuǎn)矩呼應(yīng)時刻小于200MS;穩(wěn)速精度為0.5%。經(jīng)過變頻器的閉環(huán)矢量調(diào)速功用，變頻注塑機(jī)的油泵轉(zhuǎn)速n可完成0到額外轉(zhuǎn)速之間線性調(diào)理規(guī)模，尤其是在塑機(jī)待機(jī)及無動作狀況下(如冷卻階段)，電機(jī)及油泵轉(zhuǎn)速可降至0，基本無能耗丟失。值得注意的是，油泵在低轉(zhuǎn)速時的容積功率會降低，這在必定程度上會影響了節(jié)約用電作用。對此，咱們將經(jīng)過進(jìn)步變頻器低頻增益的方法來改進(jìn)這種狀況。并且，實(shí)踐出產(chǎn)中流量低于20%的狀況是很少的，所以油泵轉(zhuǎn)速也不可能出現(xiàn)過低的狀況。