型材擠壓機(jī)的變頻節(jié)能改造應(yīng)用

一、簡(jiǎn)述

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)各種型材的需求日益增加，作為有色金屬(鋅、鋁、銅等)行業(yè)的主要加工設(shè)備型材擠壓機(jī)數(shù)量也是越來(lái)越多?，F(xiàn)有的型材擠壓機(jī)械與很多使用液壓為動(dòng)力的設(shè)備一樣，往往電機(jī)和油路按最大容量設(shè)計(jì)，除了在鎖模，擠壓和剪切等過(guò)程需要較大的壓力外，很多時(shí)候電機(jī)的工頻運(yùn)轉(zhuǎn)只是浪費(fèi)了大量的電能。針對(duì)此種情況，我們以節(jié)能為目的對(duì)部分銅擠壓，鋁擠壓機(jī)進(jìn)行了節(jié)能改造，由于液壓油路在加載時(shí)需要快速啟動(dòng)、加壓，與注塑機(jī)類似，需要較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出功能，所以，我們建議使用四方C320系列變頻器對(duì)型材機(jī)械進(jìn)行節(jié)能改造。

二、型材擠壓機(jī)的節(jié)能改造可行性分析以及使用變頻的優(yōu)勢(shì)

1、工況階段節(jié)能： 擠壓機(jī)在各個(gè)階段的所需油壓、流量都不同，工頻運(yùn)行時(shí)，電機(jī)以50Hz全速運(yùn)行，在保壓、開(kāi)模、冷切，尤其是加料過(guò)程，油路的壓力通過(guò)回流閥回流到油箱，浪費(fèi)了大量能源，通過(guò)采集所需壓力模擬信號(hào)，降低各個(gè)階段變頻器的運(yùn)行頻率，從而降低了擠壓機(jī)的無(wú)用功。

2、容量節(jié)能：擠壓設(shè)備均按照油泵最大流量和壓力時(shí)設(shè)計(jì)的，在運(yùn)行中不可避免地造成了能量的浪費(fèi)，當(dāng)不需要匹配容量的油壓時(shí)，適當(dāng)降低電機(jī)運(yùn)行頻率，可大大節(jié)約能量。

3、設(shè)備保養(yǎng)：現(xiàn)有的擠壓設(shè)備雖然使用降壓?jiǎn)?dòng)，但啟動(dòng)時(shí)電流沖擊還是很大，導(dǎo)致電網(wǎng)波動(dòng)也較大，電機(jī)設(shè)備的壽命大大減少，通過(guò)變頻器的電流抑止功能，使電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流不超過(guò)其額定電流的2倍，大大提高了設(shè)備的使用年限。

4、變頻器優(yōu)勢(shì)：四方C320系列矢量變頻器是四方電氣獨(dú)立開(kāi)發(fā)的電流矢量變頻器，較之通用系列變頻器，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，加速時(shí)間短，電流抑止能力強(qiáng)，且具有完善的保護(hù)功能，對(duì)于擠壓設(shè)備油壓需求快速的場(chǎng)合，更加體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)。

5、電機(jī)保護(hù)功能： 由于電網(wǎng)的波動(dòng)，瞬變、諧波的影響，導(dǎo)致油泵電機(jī)瞬間過(guò)流過(guò)壓。通過(guò)變頻器完善的保護(hù)功能，可以減少此類故障發(fā)生的可能性。

三、鋁型材擠壓機(jī)的工作過(guò)程分析

　下面，我們以余姚某鋁材生產(chǎn)公司的擠壓機(jī)改造為案例進(jìn)行分析。

　　該公司現(xiàn)使用的鋁型材擠壓機(jī)為XJ-1250型材機(jī)。該擠壓機(jī)用兩臺(tái)55KW的電機(jī)進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)1驅(qū)動(dòng)主機(jī)缸等進(jìn)行擠壓和后退，電機(jī)2驅(qū)動(dòng)模座、升錠筒和切刀。擠壓一個(gè)鋁錠周期為4-6分鐘，整機(jī)的功率是根據(jù)其運(yùn)行過(guò)程中最大負(fù)荷配備的，每個(gè)動(dòng)作需要油泵輸出的壓力和流量是不同的，而油泵為定量泵，泵出的油是恒定的，通過(guò)閥門的調(diào)節(jié)多余的壓力降在閥上，多余的流量直接回到油箱，即使沒(méi)有任何動(dòng)作時(shí)，電機(jī)也在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，，因此造成電能白白浪費(fèi)。由于液壓油不斷地循環(huán)，很多部件自然產(chǎn)生磨擦損耗，造成油溫增高，故縮短了液壓閥、油封、液壓油和泵的使用壽命。變頻器可以根據(jù)鋁型材擠壓機(jī)不同的動(dòng)作對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，降低功率輸出，從而達(dá)到節(jié)能的目的。我們只對(duì)電機(jī)2進(jìn)行變頻節(jié)能改造。

四、鋁型材擠壓機(jī)節(jié)能改造方案

　　針對(duì)客戶現(xiàn)有狀況，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下節(jié)能改造方案，參考電氣原理圖。為了避免在變頻狀態(tài)出故障時(shí)不對(duì)生產(chǎn)造成影響，方案采用工頻變頻可切換模式，即KM4閉合工作在變頻節(jié)能狀態(tài)，KM5閉合工作在工頻狀態(tài)，一旦變頻節(jié)能出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以很方便地切換到工頻狀態(tài)，這樣不會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在變頻改造的時(shí)候，我們不需要改動(dòng)其原來(lái)的電氣線路，只需將變頻器串進(jìn)電路即可。變頻器的開(kāi)啟由KM3的常開(kāi)控制，頻率則由操作臺(tái)的電位器來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)其需要高油壓時(shí)，可以提高變頻的頻率，加大電機(jī)的輸出功率。主回路電氣圖，控制回路電氣圖如圖一，圖二所示。

圖一 主回路電氣圖

圖二 控制回路電氣圖

變頻器參數(shù)設(shè)置如下表：

五、節(jié)能改造說(shuō)明：

1、節(jié)電效果明顯，提高電網(wǎng)功率因數(shù)、降低無(wú)功損耗，同時(shí)對(duì)變壓器起到增容的作用，緩解增容壓力。

2、該產(chǎn)品與原系統(tǒng)同時(shí)使用，不改變?cè)瓉?lái)的電器回路，可進(jìn)行節(jié)能與非節(jié)能狀態(tài)切換，使用方便。

3、由于電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，油泵的磨損也降低，噪音降低，維護(hù)成本降低，使用壽命加長(zhǎng)。

4、數(shù)碼管顯示，使用簡(jiǎn)單，可根據(jù)需要靈活修改控制參數(shù)。

5、對(duì)電動(dòng)機(jī)有多種智能保護(hù)功能：如：欠壓、過(guò)壓、過(guò)載、短路等。

六、節(jié)能預(yù)測(cè)及投資回報(bào)計(jì)算

1、工頻運(yùn)行能量耗散：

　　加壓泵在一般生產(chǎn)中最高瞬間峰值電流為112A，待機(jī)電流50H，平均電流85A。

　　工頻狀態(tài)按平均工作電流85A計(jì)算，功率因數(shù)取0.85，單臺(tái)時(shí)耗電量如下：

P=（380 *1.732*A*j）/1000

=（380*1.732*85*0.85）/1000

=47.6KWh/臺(tái)

　　1臺(tái)機(jī)年耗能電量計(jì)算：每臺(tái)機(jī)每天輪班工作，基本上每天工作在20小時(shí)以上，按每年生產(chǎn)11個(gè)月計(jì)算，每月30天計(jì)算：

P=47.6*20*30*11=314160kWh

　　按平均電費(fèi)0.5元計(jì)算，1臺(tái)泵工作12個(gè)月所需電費(fèi)為￥157080元。

2、變頻運(yùn)行能量耗散：

　　變頻器改造后，加壓泵平均電流按減少15A計(jì)算，功率因數(shù)取0.95，可節(jié)約電量如下：

P=（380 *1.732*A*j）/1000

=（380*1.732*15*0.95）/1000

=9.4KWh/臺(tái)

　　1臺(tái)機(jī)按11個(gè)月生產(chǎn)期，年節(jié)約電量：

P=9.4*20*30*11

=62040kWh

　　按平均電費(fèi)0.5元計(jì)算，每年可節(jié)開(kāi)支￥31020元。

　　以上節(jié)能程度可能與實(shí)際值有一些差距，最終投資回收期還要看機(jī)臺(tái)使用率，使用率越高回收期就越短。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)和反饋，一般一小時(shí)節(jié)能在15－18度之間。成本回收期在1年左右。

（轉(zhuǎn)載）