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森蘭變頻器在注塑機上的節能改造

發布時間:2020-06-15 20:04瀏覽次數:231

一、注塑機節能分析

塑料在注塑機料筒內進行多段加熱器加熱融蝕後,經螺杆攪拌增壓後注射入模具腔內,保壓冷卻成形,完成一個工件的加工過程。對於塑料加工,注塑機完整的工藝流程為,合模—鎖模—注射—保壓—冷卻—脫模—開模,完成一個工藝過程。

根據注塑機的工藝過程,畫出係統油壓P與時間t的關係圖如圖1:

圖1  係統油壓與時間的關係

由圖1可見,合模和脫模、開模係統所需油壓較低,且時間較短;而注射、保壓、冷卻係統所需油壓較高,且時間較長,一般為一個工作周期的40%~60%,時間的長短與加工工件有關;間歇期更短,這也與加工工件的情況有關,有時可以不要間歇期。上圖隻是一種簡單的近似表示,實際上,如果注射的螺杆用油馬達驅動,注射時的係統油壓會高一些。注塑機加工工件的重量,從數十克到數萬克不等,因此,注塑機就有中、小型和大型之分。加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個周期的時間也是不相同的;就是對同一台注塑機,加工工件的原料不同,各段工藝流程中所需的壓力和時間也是變化的。但油泵仍在50Hz運行,其供油量是恒定不變的,多餘的液壓油經溢流閥流回油箱,做無用功,白白地浪費了電能。對油泵進行變頻調速,將定量泵改變為類似變量泵的特性。係統所需壓力較高時,油泵電機50Hz運行,所需壓力較小時,變頻器降頻運行。電機輸出的軸功率與油泵的出口壓力和流量的乘積成正比,油泵電機轉速降低後,輸出軸功率降低,就可以達到有效節能,一般節電率在20%~50%。

二、注塑機變頻節能調速改造方案

注塑機有立式和臥式之分。數十克的立式注塑機,油泵采用一個齒輪泵,電機的容量也較小,電器控製電路也較簡單。改造時,將變頻器接入電機的供電回路,再將流量比例閥的信號(0~1A),經變換為4~20mA或0~10V信號送到變頻器的相應端口上,這樣,隨著加工過程的變化,液壓油的流量也在變化。

60克以上的都是臥式注塑機,60克~500克的注塑機,有的是一個油泵,也有的是兩個油泵。一個油泵注塑機的改造和立式注塑機的改造是相同的,仍然是從流量比例閥取出0~1A的信號作為變頻器的速度調節信號,雖然速度調節信號是由液壓回路元件反饋到變頻器,但調節回路中沒有給定信號,因此控製還是屬於開環控製方式。

也是因為節能的原因,大中型注塑機的油泵可能不止一個,如三菱850-MM、1300-MM、1800-MM、2000-MM注塑機均有三個油泵。對應注塑工藝流程,在合模階段,所需的係統壓力較低,這時隻有1#油泵工作,到鎖模階段所需的係統壓力較高時,2#油泵再投入工作,在注射階段所需的壓力最高,三台油泵同時投入工作,脫模開模所需的壓力較低,再分別停止3#、2#油泵工作。隻要開機,1#油泵就一直運行。用三台小油泵按不同的工藝階段間斷工作,比用一台大泵一直在運行要節能。

具有二個以上油泵的注塑機如何改造?這裏以三菱1800-MM注塑機的改造為例加以說明。三菱1800-MM注塑機有三個45kW油泵電機,用一台森蘭SB70G45變頻器驅動1#油泵電機,變頻器的調節信號取自注塑機流量比例閥,這樣,此變頻器的頻率就隨注塑機液壓油的流量的改變而變化。另外兩個油泵電機,可以分別用兩台森蘭SB70G45變頻器驅動,不過這二台變頻器對電機不進行調速,隻作兩位式的控製,即起動和停止。控製變頻器的起動和停止信號,取自於原來該油泵電機的起動和停止信號。變頻器的上限頻率設定在50Hz以下,具體設定值與加工的工件尺寸、材料、料筒的溫度等因素有關。如果變頻器運行頻率低於50Hz,就可以節能。實際上,注塑機設計時都留有餘量,加工工件尺寸、材料的變化所需的油壓也要隨之變化。本例兩台變頻器的運行頻率為37Hz,注塑機的節能率達23%。

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