液压注塑机伺服泵控制节能技术探究

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1、液压注塑机伺服泵控制节能技术探究　　摘要：介绍一种注塑机新型的液压泵伺服驱动及控制新技术，采用交流永磁同步伺服电机驱动液压油泵作为注塑机的驱动级控制系统，实现注塑机节能、动态响应快、压力控制稳定、低速性能优良等性能提升。通过实际试验和应用，新的驱动控制技术对于实现注塑机的节能技术进步和控制精度提高具有重要作用。关键词：注塑机伺服泵节能技术中图分类号：TE08文献标识码：A注塑机是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，市场存量和增量巨大，但是有名的“电老虎”，耗电量大，电能浪费严重。传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时，用各种换向阀进

2、行控制调节，但往往是输入功率变化不大，而有效的功率却很小，大量能量以压力差或热量的形式损耗在各种阀或由于各种截流引起的热量散发上，产生溢流，造成大量的能源浪费。随着伺服节能型注塑机的性能和节能效果得到市场认可后，传统定量泵注塑机的伺服节能改造逐渐成为新的市场热点，借着国家节能减排战略的实施，在长三角和珠三角地区出现了以合同能源管理方式进行的注塑机伺服节能改造项目。8一、注塑机伺服节能设计技术探讨注塑机液压系统是一个压力和流量波动都较大的系统，注塑机的工艺过程一般分为合模、锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模、顶出等几个阶段，在不同工作阶段压力和流量都不同，各种动作的切换产生的波动都

3、比较大。多数时间负载的实际耗油量均大大小于油泵的供油量，造成高压状态下的液压油多余部分经溢流阀流回油箱，特别在冷却阶段，液压系统零压力、零流量造成电机空转，而在保压阶段，则需要高压力低流量，这对传统液压系统，液压油不断经过油泵对溢流阀和管壁做功从而产生热量，既浪费大量能量，又对液压系统产生无可避免的危害。因此在注塑机伺服节能设计改造中，我们把传统的异步电机+定量泵系统改成伺服电机+螺杆泵（或齿轮泵等），根据注塑机当前的工作状态，在不同工作阶段，如锁模、射胶、熔胶、开模、顶针等阶段以及压力和速度的设定要求，自动调节油泵的转速，调节油泵供油量，使油泵实际供油量与注塑机实际负载流量在任

4、何工作阶段均能保持一致，使电机在整个变化的负荷范围内的能量消耗达到所需的最小程度，彻底消除了溢流现象，并确保电机平稳、精确地运行，使注塑机运行于最佳节能状态。二、注塑机的液压泵伺服的驱动和控制系统的构成8注塑机液压泵伺服控制系统主要由交流永磁同步伺服电机、伺服驱动器、液压油泵、压力传感器、编码器或旋转变压器构成。这种系统提供了注塑机驱动及控制系统的新概念，节能效果能够接近全电动注塑机的节能水平，反应控制精度远远高于传统注塑机。系统工作时，注塑机整机控制器将机器动作的速度和压力的设定值转换为模拟信号或数字信号输出至伺服驱动器，伺服驱动器按指令信号要求驱动伺服电机带动液压油泵工作，机

5、器动作的速度和压力控制要求，与伺服电机的转速控制和转。三、伺服泵注塑机功率消耗分析伺服泵注塑机液压系统是注塑机的重要组成部分。注塑机液压系统工作质量，比如系统工作的稳定性、可靠性、重复精度、灵敏性、节能效果以及低噪音性能都将直接影响注塑制品的质量，尺寸精度、塑料成型周期、生产成本，将影响工作环境、安全操作和维修工作。伺服泵注塑机液压系统具有高精度、高灵敏度、低噪音、省能化、比例、伺服控制和微处理器等特点。伺服泵注塑机液压控制系统在每一个注塑周期中系统的压力和流量是按照工艺要求而变化的，即在液压系统系统压力执行每一个具体程序时，如执行元件的驱动力和速度都有具体要求，因此，液压系统压

6、力和流量必须与之相适应。8伺服泵注塑机液压系统的能耗输出总功率是一定的，但由于执行每一个程序时所需要消耗的功率不同，注塑机在一个周期中会有功率消耗。过程中合模和开模系统所需油压较低，且时间较短，一般为一个工作周期的40%～60%，时间的长短与加工工件有关，间歇期更短，这也与加工工件的情况有关，有时可以间歇期而连续加工。四、液压泵伺服系统的性能测试实验（一）节能效果及其影响因素由于伺服电机本身的能量转换效率较高、系统流量压力输出与负载需求趋于一致、机器处于制品冷却工艺环节时伺服电机可停止转动等因素，采用液压泵伺服驱动和控制技术使注塑机节电性能明显提高。与变量泵机器相比，可节电20%

7、～50%，与定量泵机器相比，可节电30%一60%。具体节电效果与不同产品成型工艺、塑料材料性能、系统配置方案相关。节电性能在不同厂家生产的伺服电机和驱动控制系统之间存在差异。如：伺服电机转动惯量和效率存在一定差异；驱动器制动回路的设计导致节能效果存在差异；配置的液压泵的种类对液压泵伺服驱动和控制系统节电性能有直接影响，定量齿轮泵、定量柱塞泵、定量螺杆泵、双排量柱塞泵在不同的系统中都有应用，其中以双排量柱塞泵系统的节电效果最好。（二）响应速度及其影响因素8响应速度快是液压泵伺服驱动