注塑机的节能研究.doc

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1、注塑机的节能研究摘要:能耗是影响槊•料注射成型的瓶颈之一。本文通过对液压系统动力源电能消耗进行分析，外加上对变频控制系统的了解，结合实际工程经验和规则，采収变频改造的方法，大大降低了能耗。通过应用案例，验证了该改造的可行性。关键词：能耗变频系统注射成型随着煤炭、石油等可再生能源的日益减少和全球能源消耗大增的背景下，在可预测的将来，能源问题必将是制约一个国家发展的主要因素么一。再者，随着全球经济危机的逐渐复苏与世界新型经济体强劲的发展势头，中国作为世界新兴经济体的一员，能源消耗量世界第一位，而且主要依靠能源进口来满足我国经济的高速发展，所以提

2、高能源的利用率优化产业结构、减少能耗是我国现阶段实现可持续发展的必由之路。其中塑料等高分子化合物作为主要的能耗据不完全统计，其能耗占全国总能耗的30%以上[3],在欧美一些发达国家节能型塑料机械已占到全部市场的50%以上，我国是注塑机的生产大国，但还不是强国，每年以经济持续增长的速度发展，目前普遍使用的注蜩机的驱动系统主要由异步电动机和泄量泵搭配使用，由于注塑机完成各个动作需要的能耗不同，所以造成能量浪费。能量大量消耗的同时也对环境造成了严重的破坏，因此研究注塑机在成型过程中的节能技术势在必行。注塑机能耗的本质，就是注塑机加工同一个制品，输

3、出的能量较少即所谓的节能[1]1•液压系统动力源电能消耗液压系统动力源是注塑机消耗电能最多的一个部分，经测试一个单台传统注羯机的能耗占总能耗的65%〜80%［2］。该部分的能耗主要跟它的回路形式和控制方式有关。液压系统把原动机的机械能转化为液压能再转换为机械能驱动执行机构，在这转换过程的每一个环节如：电机、液压泵、马达等转换效率都不是百分之百的，都在不同程度上有一定的能量损失，而且液压系统不可避免地存在节流和溢流损失以及管路阻尼损失［3］。其次，由于负载需求功率与动力源的功率不匹配也会造成很大的能量损失。2.变频控制系统变频控制系统通过改变

4、供电的频率来调节电机的转速，从而改变定量泵的排量，使负载所需的流量或压力与系统相适应，基本没有溢流和节流损失，大量减少各种液压阀的使用。可在不改变液压回路阻力的情况下通过对系统流量的调节来达到对系统压力的调节。图2-1是变频控制注蜩机系统的原理图。图2-1变频控制注塑机系统学者权龙、彭勇钢、彭天好、黄方平等［4-7］都对变频调速的液压系统的响应、效率作了研究，并且对应用在注塑机上的情况做了分析，指出了变频调速系统具有一定的响应速度与节能效果。文献［8］对变频调速控制、变量泵系统控制和变频调速配合变量泵系统做了仿真，得出变频调速的响应是最慢的

5、。又山于自身的功率因素问题节能效果仍然有界限，该系统一般用于对现有注塑机系统的节能改造，因为将原系统改造成变频系统要比改造成变量泵系统要简单。表2-1在海天型号为HTB240B的阀控注塑机上改装变频器后得的系统能耗。2.变频改造一台通用注赠机设备在一个完整的注槊过程屮包扌舌锁模、射胶、充填、熔胶、冷却、开模等阶段，其对压力的耍求各不相同，开模阶段只需保证较小的压力即可，但要熔胶、冷却时却需要较大的压力,以保证产品质量及生产率。根据注塑机原理，我们知道电机转速越高，注射压力也就越大，所以通过变频器对注塑机电机进行调速来实现变压节能是完全可行的

6、。当前大多数注塑机生产商家都未采用节能变频器技术，还是采用的星形一三角形启动，山工频电网直接供电，启动电流大，故浪费电能严重；如果采用变频调速调压的方式则可实现注塑机电机的软启动，并可根据各个不同工艺阶段的压力需求自动改变运行频率，达到节能增效的冃的，这些功能可通过变频器的流量压力模拟反馈或多段速度的调节方式来实现，具有投资回收快的特点。目前一些注塑机己采用了变频节能技术，得到了节能、超静音、高效和可靠的显著效果，•且能大大减少注塑机的耗电量，这已在众多注塑机用户中得到了非常好的评价与信赖。通过一些专家的测试和改良，注塑机的变频节能技术已日

7、趋完善。一般注塑机的变频节能改造通常是：将用来控制调节比例调节阀的电量信号、进行转换处理后，作为变频器输出频率的给定信号，或是将注塑机的锁模、射胶、熔胶、冷却、开模等工艺过程控制信号进行处理后，作为变频器的多段调速或程序控制信号（也是变频器输出频率的给定信号）,以此调节方式来满足注塑机各种工艺对供油压力和流量的耍求，并达到节能的冃的，如图3-1所示。图3-1变频改造示意图为了实现注塑机在变频调节时的最佳工况，一些公司特别研究开发了针对注塑机压力，流量双信号控制回路口动切换电路，它能根据注塑机各个不同工作环节的流量，压力要求不同而自动选择信号

8、，这样在加工一些高精度的塑料产品时使用更是得心应手。理论原理：油泵的输出功率：Pt二P+Qt二PXVXn(1)；油泵的理论转矩：Tt=0.5J：XPXV(2)；P为压力，Qt为流