某公司注塑机节能改造案例

某公司的注塑机属于液压传动注塑机，液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供。在注塑周期过程中，注塑机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠流量阀和压力阀调节不同工序所须的流量和压力。同时由于负荷变化很大，定量泵不可调节输出功率，因此多余的能量在挡板，油路泄露，油的温升中消耗，加剧了各种阀的磨损，又造成油温过高，电机噪音过大，以及机械寿命缩短等现象。并且通常在设计电机的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的浪费。因此节能在注塑机上的应用，对于减少能源浪费具有非常重要意义。
1、注塑机工作原理
     该公司注塑机运行过程分为以下步骤：锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每一动作的完成都有时间、压力、速度、位置等几个参数的精妙配合，也就是说在某一位置的位移都有相应的压力和速度，且在不同的位置和时间内其压力和速度都是可变的。同时每一动作完成后发出终止信号传送给程序控制器，程序控制器收到信号后才发出执行下一动作的指令。
2、注塑机节能原理
      传统的注塑机是采用定量泵供油的，注塑过程的各个动作对速度、压力的要求也不一样，它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回油箱，在整个过程中，马达的转速是不变的，故供油量也是固定的，而由于执行动作是间隙性的，也并不可能是满负载的，因此定量供油就有很大的浪费空间，据实测至少有50%左右。变频节能正是针对这一浪费空间，实时检测来自注塑机数控系统的比例压力和比例流量信号，适时调整各个工况动作所需的马达转速(即流量调节)，让泵出的流量和压力，满足系统的需要，而在非动作状态时（主要是在冷却状态），让马达低速运行，这样节能空间就进一步地增大了，故对注塑机进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。

3、节能装置的控制系统
      我们采用无感变频运行技术（参考电气原理图），变频器实时的检测来自注塑机电脑板给出的压力及流量信号，经内部处理后，输出不同的频率，调节马达转速，即：输出功率与压力和流量同步自动跟踪控制，相当于定量泵变成了节能型的变量泵，原液压系统与整机运行所需功率匹配，消除了原系统的高压溢流能量的损失。可以大大减轻合模、开模的震动，稳定生产工艺、提高产品质量，减少机械故障，延长机器使用寿命，又能够节约大量的电能。根据塑料制品和工艺要求的不同，其整体节能效果从35%至70%的范围内不等。同时与始终运行在工频转速上的电机和油泵相比较，伴随着电机转速的降低，系统平均音量降低3-5分贝。减少3分贝的噪音可使实际噪音降低50%，因此工厂的环境和员工的劳动条件得到改善。

4、控制系统配置
     注塑机专用变频器37KW，专用控制柜（尺寸312*720*298），工变频转换中的低压器件，隔离（滤波专用），工程附件等。

我们公司一台久川节能柜在该公司生产某种塑料工件时，整个工艺周期约为52秒，经现场测得其各工艺阶段，所需时间和油泵电机负载电流如下：
锁模/射台前进：      4.0秒            76A
射胶：               5.5秒            54A
保压：               9.0秒            52A
冷却：               29秒             53A（前9.3秒）
开模/射台后退：      3.7秒            76A
    由此可见该系统各工序油泵实际所需功率变化很大，特别是射胶、保压和冷却阶段，设备所用的22KW油泵的电机利用率很低，电机空转，其中有相当部分的电能浪费了。
    根据注塑机这一工艺特性，我公司开发、研制出久川专用型节能柜，将定量泵液压系统改变为变频控制系统。这种变频控制系统的运行将随工艺和工序要求，通过调节油泵电机转速，自动调节控制液压、油压的流量，从而达到节能的效果，并具有比原控制系统保护功能更强、更安全、更可靠的诸多特点。具体情况如下所示：
1  减少注塑机用电量至少达30%以上，降低了生产成本。
2 工作环境噪音明显减小，系统油温大幅降低。
3 平滑软起动，保护电机，延长使用寿命。
4 根据用户的电网容量情况，可在变频改造后适当增容，节省了增容费。
5 减轻开锁模冲击，延长机械和模具的使用寿命。
6 延长油路系统使用寿命，减少维修次数，节省大量维护费用。
7 对电机具有过压、过流、缺相等多种保护。
8  节能与工频轻松切换，保证节能系统故障时不影响生产。
9 系统安装简便快捷，半个工作日完成。
 
5、节能效果分析
      该公司注塑机油泵电动机为22kw，如果每天16小时开机，每月工作25天，电费为0.73元/kw.h。按变频改造后最低节能30%计算，则每月可节省电费：22*16*25*0.73*30%=1927.2元人民币/月。所有投资可于6个月内通过电费节省回收。