变频技术和变量泵在注塑机节能方面的应用研究.pdf

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1、l02工程塑料应用2011年，第39卷，第3期变频技术和变量泵在注塑机节能方面的应用研究冯刚江平(浙江工业职业技术学院，绍兴312000)(舟山职业技术学校，舟山316000)摘要介绍了变频液压技术和比例变量泵技术两种注塑机节能方式的特点和应用情况，并论述了注塑机节能技术的发展趋向。关键词注塑机节能变频变量泵在塑料加工企业中，注塑机是应用面最广、耗能较多的就这两种常用方法的特点和应用情况进行阐述。生产设备。注塑机的能耗主要体现在电能消耗方面，按具体1变频液压技术在注塑机节能方面的使用设备来划分，大致可分为液压系统油泵的

2、电能消耗、加热器1．1变频调速节能装置的结构及工作原理的电能消耗、循环冷却水泵的电能消耗。其中，液压油泵电整个变频控制装置如图3所示，主CPU采用带有三相机的用电量占整个注塑机用电量的70％以上，降低其耗电PWM波形驱动输出的Inte187C196MH单片机，通过对上位量是节能的关键J。机设定的参数、工艺流程的信号、当前电机运行电流和频率我国现有的99％的注塑机采用液压传动力和电液比例的信号来控制CPU输出三相变频变压的SP—WM波形，该控制技术，安装定量泵的液压系统。注塑机的工作周期和功SPWM波形最终达到了控制大功

3、率集成IGBT模块IPM的率消耗情况分别如图1和图2所示J。从图1和图2可知，开关，驱动三相异步电机，进行电机调速的目的。在注塑过程中注塑机的大部分工作时间是在部分负载区和待机时问。在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失高达36％一68％波形输出图3变频控制装置结构图图1注塑机的工作周期变频液压技术的节能原理是通过变频器对电机进行转速调节，实现注塑机液压系统工作流量的实时控制，使液压泵仅输出注塑工艺要求的流量。采用变频器控

4、制液压泵的工作流量，可在不改变液压回路阻力的情况下，通过对流量褂雷的调节来达到对工作压力的调节，并可大量减少各种减压阀的使用。在注塑机液压系统中，液压泵流量与电机转速的关系为：时I司0=nq(1)图2注塑周期中功率消耗情况式中：p——液压泵的流量；可见，在注塑机的一个工作循环中，流量变化非常大，存n——电机转速；在很大的溢流损失，有着很大的节能潜力。液压系统溢流损q——液压泵的排量。失的节能有效方法是采用泵控调速系统实现流量适应。通其中电机转速为：常有以下两种方法：第一，用比例变量泵供油，根据系统要求n=60f／p(2

5、)调节泵的排量来获得所需要的流量，这是液压系统的常用方式中电源频率；法。第二，用变频器驱动普通三相异步电机，电机带动定量P_磁极对数。泵，通过调节电机的转速来改变泵输出的流量，实现容积调速达到流量适应，从而基本达到无溢流损耗的目的I4J。现收稿13期：2010．12—16冯刚，等：变频技术和变量泵在注塑机节能方面的应用研究103将式(1)、(2)结合，可得到：LQ=60fq／p=kf(3)式中：——比例系数，k=60q／p。c对于每一个确定的流量，按式(3)可以得到一个与之对}应的频率：Ulf=Q／k(4)图6脉冲宽度

6、调制变频调速按照式(4)，就可以将每一工艺阶段的流量转换为对应漏量。的频率，这样就从理论上解决了频率确定的问题。对于液压1．4国内外注塑机变频节能的研究现状泵而言，流量和转速的关系以及轴功率和转速的关系可以表在国内，变频液压技术主要用于对原有注塑机液压系统示为L5J：进行改造。现已有许多变频器厂家研制生产出注塑机专用Qcc，P。c(5)节能变频器，降低了原有注塑机的能耗。1．2变频调速的类型']‘欧美各大注塑机生产厂家以及一些大学等科研机构已(1)电压型变频调速开始研制和生产采用变频液压技术的电液复合式注塑机，如该方式

7、如图4所示，整流输出经电感电容滤波后，具有在欧盟“Brite—EuRam”计划中列有电液注塑机研究项目，对恒压源特性，逆变器具有反馈二极管，是一种方波电压逆变变频驱动这种新原理在注塑机中的应用进行研制和试验。器，变频器对三相交流异步电机提供可调的电压与频率成比试验结果表明，在一个工作循环内，采用变频驱动的电液注例的交流电源。这种方法若不设置与整流器反响并联的再塑机的总效率可达52％，而普通液压驱动的注塑机的总效生逆变器，则不能实现再生制动。电压型变频器一般在单方率不足25％。向运转，不要求在快速调节及多台电动机协调运行

8、等场合使2比例变量泵技术在注塑机节能方面的使用用2．1比例变量泵的系统构成L——图7是应用了比例变量泵系统的注塑机的液压原理图，厂_，Z一这一系统改变了常规的比例控制方法，由定量泵+PQ比例／f?}一一阀系统转变为比例变量泵系统，其核心的控制元件采用了兼／／／一__一一具比例压力、比例流量、负载压力反馈等多种复合控制功能厂7一的负