一、前言
對(duì)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、提高生產(chǎn)效率成為注塑行業(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，傳統(tǒng)注塑機(jī)采用定量泵，不能調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速和功率，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)。因此伺服系統(tǒng)在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)提高生產(chǎn)效率具有重要意義。
SDZ10系列注塑機(jī)專用交流伺服系統(tǒng)是歐瑞傳動(dòng)自主研發(fā)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。SDZ10系列伺服驅(qū)動(dòng)器采用32位高性能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，具有電壓利用率高、功率因數(shù)高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、控制精度高、噪音低等特點(diǎn)。其液壓能耗要比比傳統(tǒng)注塑機(jī)節(jié)能40~90%。
二、伺服系統(tǒng)的節(jié)能原理
1、伺服節(jié)能
在同樣的油泵和同樣的系統(tǒng)壓力下，油泵的輸出功率跟電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩完全成正比例。傳統(tǒng)注塑機(jī)使用額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)的4極電機(jī)，輸出轉(zhuǎn)速不可調(diào)節(jié)。如果改成可控制的伺服系統(tǒng)，可以完全根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的流量要求進(jìn)行速度控制，根據(jù)當(dāng)前的壓力要求控制轉(zhuǎn)矩輸出。比如：注塑機(jī)系統(tǒng)使用64cc的油泵，系統(tǒng)最大壓力要求175bar，此時(shí)傳統(tǒng)油泵的輸出功率約為28kw。改用伺服系統(tǒng)，如果在熔膠動(dòng)作下系統(tǒng)要求50%的系統(tǒng)壓力和50%的熔膠速度，此時(shí)的輸出功率就會(huì)變?yōu)?KW左右，省電75%。
2、動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能
普通定量泵注塑機(jī)的功率因數(shù)較低一般在0.6~0.8之間，而使用伺服系統(tǒng)以后，由于伺服內(nèi)部濾波電容的作用，使得功率因數(shù)提高到0.9以上，從而減少了無功損耗，增大了電網(wǎng)的有功功率。
3、軟啟動(dòng)節(jié)能
普通注塑機(jī)，由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/△啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于(3-7)倍額定電流，這樣會(huì)對(duì)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(duì)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(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。而使用伺服系統(tǒng)后，利用伺服驅(qū)動(dòng)的電流控制特性，將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過系統(tǒng)最大壓力要求的電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長了設(shè)備和模具的使用壽命。
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)主要用于熱塑性塑料的成型加工。注塑機(jī)成型工藝是一個(gè)按照預(yù)定的周期性動(dòng)作過程，即以鎖模--射嘴前進(jìn)--射膠--保壓—熔膠、冷卻--開模--頂出制品--頂桿退回—鎖模等加工工序達(dá)到某件產(chǎn)品成型。注塑機(jī)通常采用液壓傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動(dòng)裝置和電氣控制裝置，后者的作用是保證注塑機(jī)按工藝過程以預(yù)定每個(gè)工序的要求(壓力、流量、溫度、時(shí)間、位置)和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效地工作。
在傳統(tǒng)的注塑機(jī)中，液壓傳動(dòng)裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動(dòng)作油缸、油泵電機(jī)及其它液壓附件和管道組成，其中，油泵是定量油泵，電動(dòng)機(jī)通常提供額定功率和轉(zhuǎn)速，油泵將電動(dòng)機(jī)所輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，然后向液壓系統(tǒng)的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油，滿足液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需能量的要求。
2、伺服系統(tǒng)的控制系統(tǒng)
以歐瑞傳動(dòng)電氣有限公司的SDZ10系列注塑機(jī)專用伺服系統(tǒng)舉例說明改造過程：首先要把原系統(tǒng)的普通異步電機(jī)和定量油泵換為伺服電機(jī)以及內(nèi)齒輪嚙合泵，在油泵輸出直通管路里增加壓力變送器，去掉原系統(tǒng)的比例壓力閥比例流量閥以及相應(yīng)的放大板。從注塑機(jī)的電腦控制里取出壓力給定和流量給定的模擬信號(hào)，經(jīng)過綜合處理轉(zhuǎn)變?yōu)?-10VDC的模擬電壓信號(hào)，直接加在歐瑞伺服驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)壓力給定信號(hào)和系統(tǒng)流量給定信號(hào)的輸入端;將油泵出口的壓力傳感器接入伺服的壓力反饋信號(hào)端口。伺服系統(tǒng)通過接入的壓力和流量信號(hào)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，改變伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而改變油泵電機(jī)的輸出流量Qt和壓力p，以滿足注塑機(jī)在各個(gè)工序中所需的油壓大小和流量速度。
四、結(jié)束語
注塑機(jī)改造伺服系統(tǒng)其節(jié)電效果顯著，平均節(jié)電率能達(dá)60%，且系統(tǒng)起壓快，運(yùn)行可靠平穩(wěn)，保護(hù)功能強(qiáng)，同步控制準(zhǔn)確，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，伺服系統(tǒng)值得在注塑行業(yè)中推廣應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
