一、 前言 對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一， 因此降低注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。 目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑周期的過程中，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電機(jī)噪音過大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)中，用戶油泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。 二、變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理 1、變頻節(jié)能 在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。采用通用變頻器對籠型異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以逐步得到推廣。 （1）、變頻調(diào)速的基本控制方式 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為： n1 ＝ 60f1 / n 式中 n1 — 同步轉(zhuǎn)速（r/min）; f1 — 定子頻率（Hz）; n — 磁極對數(shù)。 而異步電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為： n1＝n1 （1－s）＝60f1 （1－s） / n 式中 s — 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s＝（n1 －n）／n1 。 對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，保持電動(dòng)機(jī)的主磁通恒定值不變，改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。 （2）、變頻節(jié)能原理 由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）＊H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比。Q/Qg=n/ng ， H/Hg=（n/ng）2 ， p/pg=（n/ng）3 ， 式中：Qg-油泵的額定流量，Hg-油泵的額定壓力，pg-油泵電機(jī)的額定功率，ng油泵電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。由上述公式可知，如果油泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量Q下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，此時(shí)油泵的軸輸出功率P是成立方的關(guān)系下降。即油泵電機(jī)的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成成立方的關(guān)系。如例：某注塑機(jī)油泵電機(jī)額定功率為55KW，則當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16KW，省電48.8%；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為6.875KW，省電87.5%； 2、軟啟動(dòng)節(jié)能 由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/D啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于（3-7）倍額定電流，這樣會(huì)對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對設(shè)備的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量要求，延長了設(shè)備和模具的使用壽命。 3、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能 功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是因?yàn)楣β室蛩氐慕档蛯?dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。而使用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置后，由于變頻內(nèi)濾波電容的作用，從而減小了無功耗損，增大了電網(wǎng)的有功功率。 三、注塑機(jī)節(jié)能改造原理 1、 注塑機(jī)成型的工藝過程 注塑機(jī)的工作過程：合模、鎖模、熔膠、射膠、保壓、冷卻、開模。各階段所需的工作壓力和流量不同，整個(gè)注塑過程是處于不斷變化的負(fù)載狀態(tài)。目前注塑機(jī)絕大部分為定量泵，其油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速輸出恒定的流量，而在生產(chǎn)過程中有些階段只需極少的流量和壓力，多余的液壓油通過溢流閥回流油箱，在注塑行業(yè)中稱該過程為高壓節(jié)流． 對于定量泵注塑機(jī)，顧名思義，盡管生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，其液壓系統(tǒng)在各個(gè)工序階段要求的壓力、流量是不同的，但是油泵電機(jī)始終定速運(yùn)行，其輸出流量始終不變，而多余的流量目前大多采用壓力或流量比例閥調(diào)節(jié)，直接回流，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上，浪費(fèi)極大。采用變頻調(diào)速控制技術(shù)后，節(jié)能器可根據(jù)注塑機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)，控制油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)油泵的輸出流量，使油泵實(shí)際供油量與注塑機(jī)實(shí)際負(fù)載流量在任何工作階段均能保持一致，保證電機(jī)在整個(gè)變化的負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最小程度，徹底消除了溢流現(xiàn)象，并確保電機(jī)平穩(wěn)、精確地運(yùn)行。 注塑機(jī)制品工序及能耗對照圖 2、 工作原理流程圖： 如何巧妙取得控制信號，實(shí)現(xiàn)注塑設(shè)備與變頻器的簡易結(jié)合是十分重要的。注塑機(jī)采用單片機(jī)進(jìn)行控制，其壓力、時(shí)序設(shè)定可按工藝條件人為給定，變頻改造前利用單片機(jī)控制系統(tǒng)輸出的信號，控制壓力比例調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)主油泵壓力的大小。變頻改造后，把控制壓力比例調(diào)節(jié)閥的信號（一個(gè)線性的電流值或0-10V、0-24V的電壓值）經(jīng)信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后，變成一個(gè)0-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號直接送到變頻器的模擬輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，隨即改變主油泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。 四、SANCH變頻器在注塑機(jī)節(jié)能改造應(yīng)用特點(diǎn)： 1. 使用矢量控制變頻器實(shí)現(xiàn)零速滿轉(zhuǎn)矩，以補(bǔ)償?shù)皖l轉(zhuǎn)矩不足，減少產(chǎn)成品的不良率； 2. 過載能力強(qiáng)。過載能力為150%60秒，200%2秒，以保證注塑過程中，在高壓射膠過程等重負(fù)載的沖擊下，不跳機(jī)，不影響生產(chǎn)過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量； 3. 獨(dú)立風(fēng)道全封閉設(shè)計(jì)，防塵、防氣、防腐蝕、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命更長； 4. 采用流量和壓力雙信號控制，適用于各種復(fù)雜模件的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量； 5. 工頻/變頻運(yùn)行雙回路設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)故障時(shí)，不影響生產(chǎn)； 6. 采用獨(dú)立風(fēng)道全封閉設(shè)計(jì)，防塵、防氣、防腐蝕、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命更長 7. 質(zhì)量好，穩(wěn)定性高。 高節(jié)電率 保留注塑機(jī)原有控制方式油路不變，采用先進(jìn)的微電腦控制技術(shù)，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，注塑機(jī)液壓系統(tǒng)與整機(jī)運(yùn)行所需要的功率匹配，無高壓節(jié)流溢流能量之損失，提高油泵電機(jī)功率因素至 0.96 以上，節(jié)電率一般可達(dá) 30%～65% ，所有投資 6～12 個(gè)月便可收回。 軟起動(dòng) 減輕開鎖模震動(dòng)，延長設(shè)備和模具的使用壽命；減輕噪音 ,改善工作環(huán)境；系統(tǒng)發(fā)熱明顯減少，油溫穩(wěn)定，注塑機(jī)冷卻用水量可節(jié)省30%以上；延長密封組件的使用壽命,降低停機(jī)維修機(jī)會(huì),節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用。 操作簡易 保留注塑機(jī)原有控制方式及油路不變，與注塑機(jī)同步運(yùn)行 ,無須任何。 完善的EMC設(shè)計(jì) S3000系列變頻器采用完善的EMC設(shè)計(jì)方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用多種EMI對策，確保對注塑機(jī)電氣系統(tǒng)的干擾減少到最小，保證其工作的穩(wěn)定。