一、注塑機(jī)節(jié)能分析

塑料在注塑機(jī)料筒內(nèi)進(jìn)行多段加熱器加熱融蝕后，經(jīng)螺桿攪拌增壓后注射入模具腔內(nèi)，保壓冷卻成形，完成一個(gè)工件的加工過程。對(duì)于塑料加工，注塑機(jī)完整的工藝流程為，合模—鎖模—注射—保壓—冷卻—脫模—開模，完成一個(gè)工藝過程。

根據(jù)注塑機(jī)的工藝過程，畫出系統(tǒng)油壓P與時(shí)間t的關(guān)系圖如圖1：

圖1  系統(tǒng)油壓與時(shí)間的關(guān)系

由圖1可見，合模和脫模、開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時(shí)間較短；而注射、保壓、冷卻系統(tǒng)所需油壓較高，且時(shí)間較長，一般為一個(gè)工作周期的40%~60%，時(shí)間的長短與加工工件有關(guān)；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關(guān)，有時(shí)可以不要間歇期。上圖只是一種簡單的近似表示，實(shí)際上，如果注射的螺桿用油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，注射時(shí)的系統(tǒng)油壓會(huì)高一些。注塑機(jī)加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬克不等，因此，注塑機(jī)就有中、小型和大型之分。加工數(shù)十克的小工件和加工數(shù)千克的大工件一個(gè)周期的時(shí)間也是不相同的；就是對(duì)同一臺(tái)注塑機(jī)，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時(shí)間也是變化的。但油泵仍在50Hz運(yùn)行，其供油量是恒定不變的，多余的液壓油經(jīng)溢流閥流回油箱，做無用功，白白地浪費(fèi)了電能。對(duì)油泵進(jìn)行變頻調(diào)速，將定量泵改變?yōu)轭愃谱兞勘玫奶匦?。系統(tǒng)所需壓力較高時(shí)，油泵電機(jī)50Hz運(yùn)行，所需壓力較小時(shí)，變頻器降頻運(yùn)行。電機(jī)輸出的軸功率與油泵的出口壓力和流量的乘積成正比，油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，輸出軸功率降低，就可以達(dá)到有效節(jié)能，一般節(jié)電率在20%~50%。

二、注塑機(jī)變頻節(jié)能調(diào)速改造方案

注塑機(jī)有立式和臥式之分。數(shù)十克的立式注塑機(jī)，油泵采用一個(gè)齒輪泵，電機(jī)的容量也較小，電器控制電路也較簡單。改造時(shí)，將變頻器接入電機(jī)的供電回路，再將流量比例閥的信號(hào)(0~1A)，經(jīng)變換為4~20mA或0~10V信號(hào)送到變頻器的相應(yīng)端口上，這樣，隨著加工過程的變化，液壓油的流量也在變化。

60克以上的都是臥式注塑機(jī)，60克~500克的注塑機(jī)，有的是一個(gè)油泵，也有的是兩個(gè)油泵。一個(gè)油泵注塑機(jī)的改造和立式注塑機(jī)的改造是相同的，仍然是從流量比例閥取出0~1A的信號(hào)作為變頻器的速度調(diào)節(jié)信號(hào)，雖然速度調(diào)節(jié)信號(hào)是由液壓回路元件反饋到變頻器，但調(diào)節(jié)回路中沒有給定信號(hào)，因此控制還是屬于開環(huán)控制方式。

也是因?yàn)楣?jié)能的原因，大中型注塑機(jī)的油泵可能不止一個(gè)，如三菱850-MM、1300-MM、1800-MM、2000-MM注塑機(jī)均有三個(gè)油泵。對(duì)應(yīng)注塑工藝流程，在合模階段，所需的系統(tǒng)壓力較低，這時(shí)只有1#油泵工作，到鎖模階段所需的系統(tǒng)壓力較高時(shí)，2#油泵再投入工作，在注射階段所需的壓力最高，三臺(tái)油泵同時(shí)投入工作，脫模開模所需的壓力較低，再分別停止3#、2#油泵工作。只要開機(jī)，1#油泵就一直運(yùn)行。用三臺(tái)小油泵按不同的工藝階段間斷工作，比用一臺(tái)大泵一直在運(yùn)行要節(jié)能。

具有二個(gè)以上油泵的注塑機(jī)如何改造？這里以三菱1800-MM注塑機(jī)的改造為例加以說明。三菱1800-MM注塑機(jī)有三個(gè)45kW油泵電機(jī)，用一臺(tái)森蘭SB70G45變頻器驅(qū)動(dòng)1#油泵電機(jī)，變頻器的調(diào)節(jié)信號(hào)取自注塑機(jī)流量比例閥，這樣，此變頻器的頻率就隨注塑機(jī)液壓油的流量的改變而變化。另外兩個(gè)油泵電機(jī)，可以分別用兩臺(tái)森蘭SB70G45變頻器驅(qū)動(dòng)，不過這二臺(tái)變頻器對(duì)電機(jī)不進(jìn)行調(diào)速，只作兩位式的控制，即起動(dòng)和停止?？刂谱冾l器的起動(dòng)和停止信號(hào)，取自于原來該油泵電機(jī)的起動(dòng)和停止信號(hào)。變頻器的上限頻率設(shè)定在50Hz以下，具體設(shè)定值與加工的工件尺寸、材料、料筒的溫度等因素有關(guān)。如果變頻器運(yùn)行頻率低于50Hz，就可以節(jié)能。實(shí)際上，注塑機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)都留有余量，加工工件尺寸、材料的變化所需的油壓也要隨之變化。本例兩臺(tái)變頻器的運(yùn)行頻率為37Hz，注塑機(jī)的節(jié)能率達(dá)23%。