一、 前言

對(duì)于注塑機(jī)和壓鑄機(jī)的使用者來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分。因此降低設(shè)備的能耗、提高生產(chǎn)效率成為使用者降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

以注塑機(jī)為例，一般單臺(tái)傳統(tǒng)定量泵機(jī)器的能耗和所占比例分別是：

油壓系統(tǒng)能耗：70%~80%

加熱單元能耗：10%~15%

冷卻系統(tǒng)能耗：5%~10%

控制組件能耗：1%~5%

其中油壓部分電機(jī)泵系統(tǒng)的能耗占比非常大。

目前絕大多數(shù)注塑機(jī)和壓鑄機(jī)都采用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在這兩類設(shè)備的制品成型過程中，鎖模、射出、保壓、冷卻、開模等過程需要不同的壓力和流量，對(duì)于電機(jī)泵都是處于負(fù)載不斷變化的狀態(tài)中。液壓系統(tǒng)的負(fù)荷變化非常大，傳統(tǒng)設(shè)備上的電機(jī)泵不能調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速和功率，多余的能量只能在擋板、油路泄漏、油的溫升中消耗掉。當(dāng)系統(tǒng)需求超過設(shè)定的流量及壓力，會(huì)由溢流閥和比例閥來調(diào)節(jié)壓力流量，這個(gè)過程稱之為高壓節(jié)流，造成的能耗損失高達(dá)50%~80%，同時(shí)還加劇了閥門磨損，油溫過高以及機(jī)械壽命縮短。

英威騰MH500系列電液伺服系統(tǒng)在注塑機(jī)和壓鑄機(jī)等液壓設(shè)備上具備完整的解決方案，對(duì)于減少能源浪費(fèi)、提高生產(chǎn)效率具有非常重要的作用。

二、 節(jié)能改造原理和案例

注塑機(jī)和壓鑄機(jī)都屬于模具熱成型加工設(shè)備，其成型工藝是一個(gè)按照預(yù)定設(shè)置進(jìn)行的周期性動(dòng)作過程。各個(gè)動(dòng)作的動(dòng)力由電機(jī)泵提供，然后通過P/Q比例閥按照負(fù)載需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中傳統(tǒng)的電機(jī)泵按照系統(tǒng)最大液壓功率需求始終提供額定的功率和轉(zhuǎn)速，被比例閥調(diào)節(jié)掉的功率輸出都通過溢流油路泄漏掉了，造成能耗的浪費(fèi)。

電液伺服系統(tǒng)的核心在于：采用閉環(huán)控制，伺服系統(tǒng)根據(jù)制品生產(chǎn)過程中對(duì)流量和壓力的實(shí)際需求，轉(zhuǎn)化為對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速（流量）和扭矩（壓力）的雙閉環(huán)適時(shí)調(diào)整，快速準(zhǔn)確的為制程中各個(gè)動(dòng)作提供合理的流量和壓力，杜絕溢流損耗（如下圖）。同時(shí)通過對(duì)高效永磁同步電機(jī)完善的自適應(yīng)和精準(zhǔn)的控制算法，保證了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高了制品的加工精度。滿足了模具成型制品快速、精密、節(jié)能的要求。根據(jù)制品工藝的不同，節(jié)電率從20%~70%不等。

由以上曲線圖對(duì)比可以看出：綠色的伺服電機(jī)的輸出功率根據(jù)負(fù)載變化而變化，不存在多余能量浪費(fèi)。保壓和冷卻階段，能耗低級(jí)，幾乎為零。為此，產(chǎn)品成型過程中，保壓和冷卻所占整個(gè)周期的比例越大，節(jié)能效果越明顯。

伺服節(jié)能改造案例（以某品牌260T注塑機(jī)為例）

三、英威騰電液伺服系統(tǒng)解決方案的優(yōu)勢(shì)

產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)

● 節(jié)省能耗：與傳統(tǒng)定量泵相比伺服系統(tǒng)節(jié)能20%-70%；大型注塑機(jī)和壓鑄機(jī)的節(jié)能率通常都可達(dá)到50%以上。 

● 流量響應(yīng)時(shí)間50mS，壓力響應(yīng)時(shí)間120mS；系統(tǒng)的高響應(yīng)可增加單位時(shí)間的產(chǎn)品合格數(shù)量5%以上；

● 制品重量重復(fù)誤差 <0.3%

● 螺桿射膠終止位置誤差<0.1mm

節(jié)省了傳統(tǒng)技術(shù)高壓節(jié)流浪費(fèi)的能量；

● 節(jié)省了液壓冷卻系統(tǒng)的消耗 ，降低冷卻水用量。

完善的質(zhì)量管控流程保證產(chǎn)品的高品質(zhì)

● 全面的高低溫工況的試驗(yàn)

● 嚴(yán)格的震動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)

● ISO90001的供應(yīng)鏈管理流程和生產(chǎn)過程控制

● 對(duì)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行嚴(yán)格的出廠老化測試，消除電子元器件的早期失效

● 產(chǎn)品通過滿足歐洲電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)CE認(rèn)證

永磁同步電機(jī)的應(yīng)用

● 在整個(gè)速度區(qū)有很高的效率：流量控制和保壓控制時(shí)更節(jié)能

● 電磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩相結(jié)合產(chǎn)生更大的扭矩：速度相應(yīng)更快，更節(jié)能

● 方便實(shí)現(xiàn)弱磁控制增加轉(zhuǎn)速范圍：可以和多種泵配合，可以滿足大流量的需求

● 系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)：整個(gè)系統(tǒng)噪音更低

先進(jìn)的電機(jī)控制算法和注塑應(yīng)用控制策略

● 電機(jī)正弦矢量控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的完美力矩控制；

● 電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)；響應(yīng)速度更快；噪音更低；

● 整個(gè)系統(tǒng)的效率更高（系統(tǒng)效率大于90%）；

● 自適應(yīng)/非線性控制 ，滿足不同噸位機(jī)型的流量和壓力需求，減少流量和壓力的超調(diào)，同時(shí)消除射膠“跳動(dòng)”；

● 解耦PQ控制，增加注塑機(jī)的響應(yīng)速度，平滑流量和壓力控制的相互轉(zhuǎn)換（需要上位機(jī)配合）；

● 根據(jù)注塑成型工藝的需求，實(shí)現(xiàn)勻速/變速射膠控制，并平滑從流量控制過渡到保壓控制。

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