在塑料工業(yè)中，注塑機(jī)是一種通用型機(jī)械。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上，只考慮到共用性，設(shè)計(jì)時(shí)是以最大容量為基礎(chǔ)，在實(shí)際的加工中，常常是大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，所以，在注塑機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電能浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重。
注塑機(jī)的運(yùn)行工序過(guò)程一般分為鎖膠、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開(kāi)模等，隨產(chǎn)品及加工工序不同，各工序所需液壓、流量、壓力不同。對(duì)于油泵馬達(dá)而言，注塑機(jī)在注塑過(guò)程的負(fù)載是處于變化狀態(tài)。其原注塑油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供的液壓流量，多余的液壓將通過(guò)溢流閥回流，此過(guò)程稱高壓節(jié)流，高壓節(jié)流效率一般為60%－70%。能量損失多達(dá)30%－40%，同時(shí)由于液壓長(zhǎng)期全速循環(huán)流動(dòng)與液壓件機(jī)械劇烈磨擦，造成油溫過(guò)高，噪音過(guò)大，機(jī)械壽命縮短等不良現(xiàn)象。
例如一臺(tái)CLF－600T（油泵電機(jī)為55KW）的注塑機(jī)在產(chǎn)生某一種塑料工件時(shí)，整過(guò)工藝周期為43.1－50秒，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得其各工藝階段，所需時(shí)間和油泵電機(jī)負(fù)載電流如下：
鎖模∕射臺(tái)前進(jìn)：4.1秒 75A
射膠： 5.5秒 52A
保壓： 9秒 52A
冷卻∕儲(chǔ)料： 23秒 52A(前9.1秒)
開(kāi)模∕射臺(tái)后退： 3.7秒 75
由此可見(jiàn)，系統(tǒng)各工序油泵實(shí)際所需功率變化很大，特別是在射膠的保壓和冷卻階段，設(shè)備所用的55KW油泵電機(jī)利用得很低度，并且在實(shí)際的運(yùn)行加工過(guò)程中，系統(tǒng)有大量時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，電機(jī)空轉(zhuǎn)，其相當(dāng)部份電能浪費(fèi)了。
根據(jù)注塑機(jī)這一工藝特性，我公司研制、開(kāi)發(fā)出注塑機(jī)專用型變頻器，把定量泵液壓系統(tǒng)改變成為變頻控制(馬達(dá))系統(tǒng)。這種變頻控制(馬達(dá))系統(tǒng)的運(yùn)行，將隨工藝、工序要求，可自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓、油壓的流量。滿足了注塑工況工藝要求，又能達(dá)到節(jié)能30%－70%的效果，并具有比原控制系統(tǒng)保護(hù)功能更強(qiáng)、更安全、更可靠。
由以理論分析與實(shí)際測(cè)得：把通用型注塑機(jī)改用注塑機(jī)專用型變頻調(diào)速控制以后有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：
1. 節(jié)能降耗、降低成本。
2. 滿足各工況工藝要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量。
3. 實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)、變壓器無(wú)起動(dòng)電流沖擊。（根據(jù)用戶的電網(wǎng)容量情況，可適當(dāng)增加容量，免增容費(fèi)）。
4. 由恒量泵改為變量泵，養(yǎng)活了因油壓過(guò)高而對(duì)機(jī)械的沖擊、磨損、延長(zhǎng)機(jī)械壽命。
5. 相對(duì)地降低了油溫，機(jī)械噪音。
以下是我公司節(jié)能改造部分廠家的實(shí)例：
順達(dá)電腦廠注塑機(jī)改造報(bào)告
一、 概述
順達(dá)電腦廠現(xiàn)有CLP系列注塑機(jī)，規(guī)格80T－1000T，油泵交流電機(jī)功率為11KW－90KW，產(chǎn)品為ABS和PVC塑料件。在生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備的自動(dòng)控制過(guò)程如下：
鎖模∕射臺(tái)前進(jìn)→射膠保壓→冷卻∕儲(chǔ)料→開(kāi)模∕射臺(tái)后退(下一循環(huán)開(kāi)始)。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，一臺(tái)CLF－600T（油泵電機(jī)55KW）注塑機(jī)在生產(chǎn)某種塑料件時(shí)，整個(gè)工藝周期為43.1秒，其中各工藝所需時(shí)間和實(shí)測(cè)油泵電機(jī)負(fù)載電流如下：
1) 鎖模∕射臺(tái)前進(jìn)：4.1秒 75A
2) 射膠： 5.5秒 52A
3) 保壓： 9秒 52A
4) 冷卻∕儲(chǔ)料： 23秒 52A(前9.1秒)
46A(后13.9秒)
5) 開(kāi)模∕射臺(tái)后退： 3.7秒 75
由此可見(jiàn)，設(shè)備所用的55KW油泵電機(jī)利用效率很低，相當(dāng)部分電能變成了無(wú)功功率，降低了電網(wǎng)質(zhì)量，造成了電能損失，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此，對(duì)該系列注塑機(jī)進(jìn)行改造，必定會(huì)產(chǎn)生良好的節(jié)電效果。
二、改造方案：
系統(tǒng)方框圖：
根據(jù)注塑機(jī)的工藝要求和變頻器的節(jié)能特點(diǎn)，可令油泵電機(jī)在不同的工藝段運(yùn)轉(zhuǎn)于不同的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)于變頻器輸出不同的頻率。
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1) 鎖模∕射臺(tái)前進(jìn)：30－40HZ
2) 射膠∕保壓： 40－50HZ
3) 冷卻∕儲(chǔ)料： 3－15HZ
4) 開(kāi)模∕射臺(tái)后退：30－40HZ
這樣，一方面，在電機(jī)利用效率低的情況下，通過(guò)變頻調(diào)速充分提高電機(jī)的利用效率，達(dá)到大幅度的節(jié)能的目的；另一方面，由于CLF注塑機(jī)各個(gè)工藝段之間負(fù)載變化大，所以可以通過(guò)使用節(jié)能型變頻器，也在相當(dāng)程度上節(jié)省了電能。例如：我公司注塑機(jī)系列就是這樣一種智能交流感應(yīng)電機(jī)節(jié)能變頻器，它同時(shí)具有變頻調(diào)速、動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)COS￠補(bǔ)償三方面功能。其核心是通過(guò)微電腦對(duì)電機(jī)的工作負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)負(fù)載的變化作出快速響應(yīng)，使電機(jī)在任意負(fù)載下均能獲得最佳的電壓供給，以實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果。下面舉例說(shuō)明：
從電機(jī)的V-A特性曲線可知：當(dāng)電機(jī)的負(fù)載從100%→50%→30%依次減低，很明顯，隨著電壓的變化會(huì)使電流逐漸降低到最低點(diǎn)X、Y、Z。該節(jié)能控制器可以通過(guò)其獨(dú)特的負(fù)載電腦監(jiān)控系統(tǒng)，以每秒5000次的采樣速率，密切監(jiān)測(cè)著負(fù)載變化，并隨著負(fù)載的變化快速地調(diào)整電機(jī)的輸入電壓，使其保持在最佳工作點(diǎn)，使電機(jī)在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到最小程度，即該節(jié)能變頻器可以在不影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的情況下，可以根據(jù)負(fù)載的變化，不斷的為電機(jī)提供一個(gè)使電能消耗減少到最小的最佳電壓，在使用該智能變頻器后，除了能更強(qiáng)有力的運(yùn)轉(zhuǎn)外，更能充分體現(xiàn)節(jié)能效果。
另外，該智能控制器還能根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化情況，對(duì)供給電機(jī)的電壓及電流進(jìn)行優(yōu)化控制，大幅度改善馬達(dá)的功率因數(shù)，使電機(jī)能在最高效率下運(yùn)轉(zhuǎn)。
因此，在CLF系列注塑機(jī)節(jié)能改造中采用森海注塑機(jī)系列的3075Z節(jié)能變頻器，可以通過(guò)變頻調(diào)速(不同工藝段在不同且適宜的變頻下運(yùn)行)、動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)及大幅度改善電機(jī)功率因數(shù)三方面途徑，來(lái)達(dá)到可觀的節(jié)能效果。
三、經(jīng)濟(jì)分析
1、投資金融：
對(duì)CLF系列注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，就單臺(tái)CLF-600T注塑機(jī)來(lái)說(shuō)，其油泵電機(jī)為55KW，則全套節(jié)能裝置總造價(jià)為60500元人民幣。
對(duì)順達(dá)電腦廠全廠所有的41臺(tái)CLF注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造的話，大約需要250萬(wàn)人民幣。
2、節(jié)能率估算：
1) 根據(jù)P=√3UICOS￠，在不考慮改善和動(dòng)態(tài)調(diào)功的情況下，假如相應(yīng)電流不變(其實(shí)為減小)，結(jié)合變頻器輸出電壓隨頻率變化的規(guī)律，可估算出總節(jié)能電率為：
2) 對(duì)于系列注塑機(jī)這種變化大的負(fù)載，系列的智能變頻器，利用其獨(dú)特的動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)功能至少可以節(jié)能5%以上。
綜上所述，就算不考慮COS￠的改善，總節(jié)電率至少達(dá)到：31.4%＋5%=36.4%
3、投資回收期：
根據(jù)CLF－600T注塑機(jī)在現(xiàn)加工塑料件43.1秒件工作周期內(nèi)、各工藝段所用的時(shí)間及油泵電機(jī)負(fù)載電流計(jì)算，每小時(shí)耗電量達(dá)37.6度；如工作周期內(nèi)、各工藝段所用的時(shí)間及油泵電機(jī)負(fù)載電流計(jì)算，每小時(shí)耗電量達(dá)37.6度；如果按照每月工作30天，每天工作24小時(shí)，每度電按一元收費(fèi)，節(jié)電率按36.4%計(jì)算：
每月節(jié)約電費(fèi)為：37.6×24×30×1×36.4%＝9857.2（元）
投資回收期：60500÷9854.2＝6.2（月）
即：大約6.2個(gè)月就可以收回全部投資。
四、CLF系列注塑機(jī)節(jié)能改造后節(jié)電效果顯著，投資回收期短，具有良好的應(yīng)用前景。CLF－600T注塑機(jī)是順德市順達(dá)電腦廠目前使用的注塑機(jī)系列的一種規(guī)格，因CLF注塑機(jī)原理相同，森海系列注塑機(jī)專用變頻器可全面推廣使用，那樣將會(huì)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。
使用注塑機(jī)專用變頻器在節(jié)省電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)的同時(shí)，由于變頻器能準(zhǔn)確有效的控制和消除多余的電力供應(yīng)，還能防止電機(jī)不必要熱損耗，改善工作環(huán)境。同時(shí)采用了超低噪音的高載波IGBT器件，令電機(jī)能在超低噪音、低震動(dòng)及最佳工作狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
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