一、注塑機節(jié)能分析

塑料在注塑機料筒內(nèi)進行多段加熱器加熱融蝕后，經(jīng)螺桿攪拌增壓后注射入模具腔內(nèi)，保壓冷卻成形，完成一個工件的加工過程。對于塑料加工，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(jù)注塑機的工藝過程，畫出系統(tǒng)油壓P與時間t的關系圖如圖1：

圖1  系統(tǒng)油壓與時間的關系

由圖1可見，合模和脫模、開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時間較短；而注射、保壓、冷卻系統(tǒng)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。上圖只是一種簡單的近似表示，實際上，如果注射的螺桿用油馬達驅動，注射時的系統(tǒng)油壓會高一些。注塑機加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬克不等，因此，注塑機就有中、小型和大型之分。加工數(shù)十克的小工件和加工數(shù)千克的大工件一個周期的時間也是不相同的；就是對同一臺注塑機，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，多余的液壓油經(jīng)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(diào)速，將定量泵改變?yōu)轭愃谱兞勘玫奶匦?。系統(tǒng)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，油泵電機轉速降低后，輸出軸功率降低，就可以達到有效節(jié)能，一般節(jié)電率在20%~50%。

二、注塑機變頻節(jié)能調(diào)速改造方案

注塑機有立式和臥式之分。數(shù)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，電器控制電路也較簡單。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(jīng)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(diào)節(jié)信號，雖然速度調(diào)節(jié)信號是由液壓回路元件反饋到變頻器，但調(diào)節(jié)回路中沒有給定信號，因此控制還是屬于開環(huán)控制方式。

也是因為節(jié)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，所需的系統(tǒng)壓力較低，這時只有1#油泵工作，到鎖模階段所需的系統(tǒng)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，三臺油泵同時投入工作，脫模開模所需的壓力較低，再分別停止3#、2#油泵工作。只要開機，1#油泵就一直運行。用三臺小油泵按不同的工藝階段間斷工作，比用一臺大泵一直在運行要節(jié)能。

具有二個以上油泵的注塑機如何改造？這里以三菱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，用一臺森蘭SB70G45變頻器驅動1#油泵電機，變頻器的調(diào)節(jié)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，可以分別用兩臺森蘭SB70G45變頻器驅動，不過這二臺變頻器對電機不進行調(diào)速，只作兩位式的控制，即起動和停止?？刂谱冾l器的起動和停止信號，取自于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于50Hz，就可以節(jié)能。實際上，注塑機設計時都留有余量，加工工件尺寸、材料的變化所需的油壓也要隨之變化。本例兩臺變頻器的運行頻率為37Hz，注塑機的節(jié)能率達23%。