（可行性方案） 一． 注塑機(jī)概述 半個(gè)世紀(jì)以來，塑料己成為工農(nóng)業(yè)和民用主要的材料之一。注塑機(jī)就是一種專用的塑料成型機(jī)械。它利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后，加高壓快速流入模腔，經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。在注塑機(jī)上推廣應(yīng)用變頻器可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低油污染和噪聲污染，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。因此將逐步推廣使用。 注塑機(jī)是對(duì)各種塑料（例如聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要設(shè)備，其工作原理是：通過對(duì)塑料顆粒在雙螺桿注塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行多段溫度加熱，在熔融攪拌增壓后將流體料注入模具腔內(nèi)，完成成型加工的。 二． 定量泵注塑機(jī)的生產(chǎn)過程現(xiàn)狀 注塑機(jī)、擠出機(jī)是塑膠行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)也是主要的耗電設(shè)備，被人們稱為“電老虎”，其用電量占企業(yè)生產(chǎn)用電的80%左右。注塑機(jī)耗電大，一方面造成全社會(huì)電能的巨大浪費(fèi)，另一方面造成企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，產(chǎn)品缺乏竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 注塑機(jī)的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的工作壓力和流量。對(duì)于油泵馬達(dá)而言，注塑過程是處于變化的負(fù)載狀態(tài)。在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)始終以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計(jì)高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá)25-60%。同時(shí)，由于液壓長(zhǎng)期的全速循環(huán)流動(dòng)，與液壓件、機(jī)械件的劇烈磨擦，造成油溫過高、噪音過大、機(jī)械壽命縮短的現(xiàn)象。 在注塑機(jī)工序一個(gè)完整的過程中,各種型號(hào)的注塑機(jī)，它的工序過程是相同的，大致是五個(gè)工序過程（見圖1）。 從圖1可知注塑機(jī)不同的工序過程中壓力和時(shí)間是這樣分布的： （1）送模具過程：壓力低，時(shí)間較短。 （2）合模具過程：左右兩個(gè)模具相接直至完全閉合,壓力略高，時(shí)間不長(zhǎng)。 （3）保壓過程：送料至模腔，直到成型，固化。壓力較高，時(shí)間較長(zhǎng)，約占一件產(chǎn)品制造時(shí)間的40—60％。 （4）脫模具過程:加工成型,開啟模具,脫模，取出加工件。壓力略高,時(shí)間不長(zhǎng)。 （5）退模具過程：加工件取出，模具后退原位，進(jìn)行輔助工作后，待再次加工。壓力低，時(shí)間較短。 對(duì)同一臺(tái)注塑機(jī),加工不同的塑料件,其壓力（P）與時(shí)間（t）長(zhǎng)短是各不相同的。由于加工件模具的復(fù)雜性,使用不同的塑料,一個(gè)加工件的總用料量,有否嵌件等有關(guān)。具體參數(shù)設(shè)定，一般由工程技術(shù)人員經(jīng)過測(cè)試后才能確定。 三． 注塑機(jī)節(jié)能的原理及可行性分析 1.理論原理 油泵的輸出功率： pt=p×Qt=p×v×n （1） 　 油泵的理論轉(zhuǎn)矩： Tt=1/2π×p×V （2） P為壓力,Qt為流量,V為油泵排量,n為油泵的轉(zhuǎn)速，將（2）式代入（1）式得： Pt=2π×Tt×n　　 　 ?。?） 如果忽略機(jī)械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率等于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的乘積。因此可以看出，當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時(shí)，系統(tǒng)需要的功率其實(shí)是非常低的。但是實(shí)際情況卻是，由于電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在工頻50HZ狀態(tài)上，并不能根據(jù)實(shí)際的需求來降低其轉(zhuǎn)速，從而減小流量。因此多余的液壓油只能通過比例流量閥流回油箱，造成能源的白白浪費(fèi)。 2、油泵變頻調(diào)速節(jié)電運(yùn)行 從圖1注塑機(jī)的P=f（t）工序過程中看出，在不同時(shí)間段，它的主油泵壓力是變化的，而且起伏較大，這就存在節(jié)能的可能性，且潛力較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注塑機(jī)節(jié)電率一般可達(dá)25%-60%。眾所周知注塑機(jī)未使用變頻器時(shí)，主泵的電動(dòng)機(jī)始終恒速運(yùn)行，是極不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行的方式。 采用注塑機(jī)節(jié)電控制器，將控制比例流量閥的電流信號(hào)（0-1A），按每個(gè)生產(chǎn)工藝階段設(shè)定的流量比例，得到0-1A的比例信電表去打開電磁閥的比例開度，以提供系統(tǒng)所需的壓力。多余的流量通過溢流閥溢流掉。把比例流量信號(hào)連接到注塑機(jī)節(jié)電控制器作為驅(qū)動(dòng)指令，控制油壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵只補(bǔ)充油路中所消耗的部份，油泵電機(jī)按比例指令運(yùn)轉(zhuǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的流量，以提供系統(tǒng)所需的壓力。即需要多少提供多少，在源頭上讓它不產(chǎn)生浪費(fèi)。因此用變頻節(jié)電系統(tǒng)在注塑機(jī)的整過生產(chǎn)過程中都具有明顯的節(jié)電效果，從而能夠較大幅度節(jié)能省電，為用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 四．應(yīng)用案例 工程案例一：廣東南海新豐塑料廠大型注塑機(jī)改造 深圳市日業(yè)電氣有限公司同東莞市某節(jié)能設(shè)備科技開發(fā)有限公司合作，對(duì)廣東南海新豐塑料廠四臺(tái)主泵55KW大型注塑機(jī)（由東華800）進(jìn)行了變頻改造，該機(jī)最大壓力可達(dá)2000噸，最大投料量可達(dá)16000克，約1-2分鐘生產(chǎn)6個(gè)中、大型水管接頭。這是應(yīng)用變頻器的技術(shù)改造成功的典范，現(xiàn)已投產(chǎn)使用達(dá)半年之久，工作正常，平均節(jié)電率達(dá)35％以上，深受用戶歡迎，經(jīng)長(zhǎng)達(dá)半年之久的應(yīng)用對(duì)比，該廠已確定對(duì)另6臺(tái)注塑機(jī)也使用變頻器進(jìn)行技術(shù)改造。充分說明應(yīng)用變頻器對(duì)大型注塑機(jī)實(shí)行節(jié)能的技術(shù)改造方案是正確的有效的，值得向大家推薦。 1． 工頻、變頻主電路及變頻器的選用 主油泵75KW，選用深圳市日業(yè)電氣有限公司ZY3200-ZY055T4變頻器四臺(tái)，經(jīng)半年來使用，證明變頻器的性能良好，工作可靠，節(jié)電率高，主電路采用工頻-變頻二套電源供電方式，（即變頻、工頻互鎖互換的雙回路控制）,以確保不間斷的工作。 2． 變頻改造應(yīng)用中注意的事項(xiàng) 變頻器的應(yīng)用不僅僅是一臺(tái)變頻器對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單運(yùn)行方式，隨著變頻器在注塑機(jī)應(yīng)用擴(kuò)大，在實(shí)際使用中必須注意的是： （1）要充分了解所選用變頻器的技術(shù)性能、使用要求、內(nèi)部功能。 （2）要充分了解實(shí)施改造設(shè)備的工藝要求、技術(shù)性能、使用要求以及負(fù)荷情況。 （3）要充分了解設(shè)備的現(xiàn)有控制電路、液壓油路、各種附件的功能，以不改變或少更動(dòng)原有設(shè)備的零部件為原則。我們從實(shí)際出發(fā)，以提高效率、節(jié)約電能為標(biāo)準(zhǔn)。 （4）如何正確取得控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變頻器與注塑機(jī)的最優(yōu)結(jié)合是十分重要的。我們采用方案的原理框圖（見圖2）。 3． 經(jīng)濟(jì)效益分析 投資回報(bào)分析： 每月節(jié)電: 20.5度/小時(shí)×22小時(shí)/天×28天=12628度/月 每月節(jié)約電費(fèi): 12628度×0.6元/度=7576.8元 每年節(jié)約電費(fèi): 7576.8元/月×12月=90921.6元 投資回收期: 63800元÷7576.8元/月×28天/月=235天 工程案例二：某注塑廠仁興塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造 我公司于2004年3月1日對(duì)某玩具廠進(jìn)行注塑節(jié)能改造，節(jié)電率達(dá)到35.86％，現(xiàn)就改造過程分析如下： 1. 對(duì)象： 注塑機(jī)及生產(chǎn)情況表 表（3） 根據(jù)表（4）的比較結(jié)果可以得知采用變頻器調(diào)速后電流有了明顯的下降 （2）改造前后的有功電度表讀數(shù)比較 工頻下有功表以及用電容量的計(jì)算結(jié)果 表（5） 日期：2004.3.9 由上表可計(jì)算出單位產(chǎn)品的耗電量： 單件產(chǎn)品平均耗電量=207.9/1358=0.1531 使用變頻節(jié)電器后效率=169.75/171.25=99.13% 根據(jù)以上耗量可以計(jì)算出改造后節(jié)電百分比： 節(jié)電率=（P工頻- P變頻）/ P工頻=（0.2387-0.1531）/0.2387=35.86％ 3. 改造后對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量、機(jī)器性能的影響 改造前后的生產(chǎn)數(shù)量的對(duì)比 表（7） （1）生產(chǎn)量的穩(wěn)定性 變頻調(diào)速運(yùn)行后單位小時(shí)生產(chǎn)量沒有明顯變化，每小時(shí)減產(chǎn)1.5只,生產(chǎn)效率下降僅0.88%,具體數(shù)據(jù)見表（7）。 （2）產(chǎn)品質(zhì)量：經(jīng)工廠FQC檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題 （3）機(jī)器性能：經(jīng)測(cè)量采用變頻調(diào)速后，電機(jī)的表面溫度有所提高，工頻運(yùn)行電機(jī)溫度為36℃，變頻運(yùn)行時(shí)電機(jī)最高溫度為41.5℃，仍在電機(jī)安全范圍內(nèi)，這是由于電機(jī)在整個(gè)周期內(nèi)，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)的散熱風(fēng)扇風(fēng)力減小的緣故。建議保持散熱風(fēng)扇及電機(jī)的清潔。 五、日業(yè)變頻器的特點(diǎn)： 1、 采用日本日立32位電機(jī)專用CPU，高精度頻率輸出，分辨率高達(dá)0.01HZ。 2、 具有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、死巨補(bǔ)償?shù)墓δ堋? 3、 具有自動(dòng)電壓調(diào)整、停電再起動(dòng)的功能。 4、 具有過流、過壓、欠壓、過載、過熱、缺相保護(hù)。 5、 內(nèi)置RS845接口，可計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制。 6、 內(nèi)置簡(jiǎn)易PLC，多路模擬和數(shù)字量輸入輸出，自動(dòng)控制的首選。 7、 內(nèi)置PID功能,使閉環(huán)控制更簡(jiǎn)便。 8、 載波頻率在線可調(diào), 載波頻率高達(dá)16HZ，靜音運(yùn)行。 9、 低速額定轉(zhuǎn)矩輸出,0.5HZ起動(dòng)可輸出150%的額定轉(zhuǎn)矩,運(yùn)行穩(wěn)定。 10、 可控的風(fēng)扇運(yùn)行狀況，變頻器的調(diào)試和運(yùn)行更節(jié)能、方便、安全 11、 新穎的功率累計(jì)功能，觀察節(jié)電效果更直觀。 12、 獨(dú)特的時(shí)間累計(jì)功能，可以顯示單次和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間 13、 多樣的運(yùn)行參數(shù)顯示，對(duì)控制信號(hào)和變頻器及電機(jī)的運(yùn)行狀況一目了然。 14、控制方式的多樣化，對(duì)場(chǎng)合的通用性更強(qiáng)。 15、內(nèi)置剎車單元,可快速停車。 16、方便的在線調(diào)整方式，不必停機(jī)設(shè)置，使鍵盤操作更獨(dú)特。 六、深圳市日業(yè)電氣有限公司情況 深圳市日業(yè)電氣有限公司是一家由風(fēng)險(xiǎn)資本參股經(jīng)營(yíng)的高科技企業(yè)，專業(yè)從事變頻器的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。擁有一流的技術(shù)水準(zhǔn)和豐富的開發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。公司開發(fā)、生產(chǎn)、管理、銷售人員均有5年以上的從業(yè)經(jīng)歷，公司集多方面專業(yè)人才，經(jīng)過近十年持續(xù)不斷的努力，開發(fā)生產(chǎn)變頻器，產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到國(guó)家先進(jìn)水準(zhǔn)。公司研制生產(chǎn)的SY3200-Z、SY3200-ZY系列注塑機(jī)專用產(chǎn)品，是普通交流電機(jī)調(diào)速的最佳選擇。該系列產(chǎn)品采用32位日立電機(jī)專用單片機(jī)，運(yùn)用優(yōu)化正弦波空間矢量控制（SVPWM）技術(shù)，采用第四代國(guó)際上最先進(jìn)的德國(guó)產(chǎn)IGBT模塊等最新器件，因其設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、防塵防潮性好、調(diào)速范圍寬、保護(hù)功能完善、寬電壓輸入功能，適合電網(wǎng)電壓波動(dòng)大的地區(qū)和企業(yè)，節(jié)電效果好、性價(jià)比高而受到廣泛歡迎。