一、 前言 對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機是塑料制品廠的主要能耗設備之一， 因此降低注塑機的能耗成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。 目前絕大多數(shù)的注塑機都屬于液壓傳動注塑機，液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機帶動油泵提供。在注塑周期的過程中，注塑機在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力。液壓系統(tǒng)的負荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電機噪音過大，以及機械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設計中，用戶油泵電機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置在注塑機上的應用，對于減少能源浪費具有重要意義。 二、變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理 1、變頻節(jié)能 在交流異步電動機的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性好，運行效率高。采用通用變頻器對籠型異步電動機進行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟效益顯著，所以逐步得到推廣。 （1）、變頻調(diào)速的基本控制方式 異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為： n1 ＝ 60f1 / n 式中 n1 — 同步轉(zhuǎn)速（r/min）; f1 — 定子頻率（Hz）; n — 磁極對數(shù)。 而異步電動機的軸轉(zhuǎn)速為： n1＝n1 （1－s）＝60f1 （1－s） / n 式中 s — 異步電動機的轉(zhuǎn)差率，s＝（n1 －n）／n1 。 對異步電動機進行調(diào)速控制時，保持電動機的主磁通恒定值不變，改變異步電動機的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速運行。 （2）、變頻節(jié)能原理 由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）＊H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比。Q/Qg=n/ng ， H/Hg=（n/ng）2 ， p/pg=（n/ng）3 ， 式中：Qg-油泵的額定流量，Hg-油泵的額定壓力，pg-油泵電機的額定功率，ng油泵電機的額定轉(zhuǎn)速。由上述公式可知，如果油泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量Q下降時，轉(zhuǎn)速n可成比例下降，此時油泵的軸輸出功率P是成立方的關系下降。即油泵電機的耗電功率P與其轉(zhuǎn)速n近似成成立方的關系。如例：某注塑機油泵電機額定功率為55KW，則當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8%；當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5%； 2、軟啟動節(jié)能 由于電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于（3-7）倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對設備的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量要求，延長了設備和模具的使用壽命。 3、功率因數(shù)補償節(jié)能 功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是因為功率因素的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低。而使用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置后，由于變頻內(nèi)濾波電容的作用，從而減小了無功耗損，增大了電網(wǎng)的有功功率。 三、注塑機節(jié)能改造原理 1、 注塑機成型的工藝過程 注塑機的工作過程：合模、鎖模、熔膠、射膠、保壓、冷卻、開模。各階段所需的工作壓力和流量不同，整個注塑過程是處于不斷變化的負載狀態(tài)。目前注塑機絕大部分為定量泵，其油泵馬達以恒定的轉(zhuǎn)速輸出恒定的流量，而在生產(chǎn)過程中有些階段只需極少的流量和壓力，多余的液壓油通過溢流閥回流油箱，在注塑行業(yè)中稱該過程為高壓節(jié)流． 對于定量泵注塑機，顧名思義，盡管生產(chǎn)運行時，其液壓系統(tǒng)在各個工序階段要求的壓力、流量是不同的，但是油泵電機始終定速運行，其輸出流量始終不變，而多余的流量目前大多采用壓力或流量比例閥調(diào)節(jié)，直接回流，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上，浪費極大。采用變頻調(diào)速控制技術(shù)后，節(jié)能器可根據(jù)注塑機當前的工作狀態(tài)，控制油泵電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)油泵的輸出流量，使油泵實際供油量與注塑機實際負載流量在任何工作階段均能保持一致，保證電機在整個變化的負荷范圍內(nèi)的能量消耗達到所需的最小程度，徹底消除了溢流現(xiàn)象，并確保電機平穩(wěn)、精確地運行。 注塑機制品工序及能耗對照圖 2、 工作原理流程圖： 如何巧妙取得控制信號，實現(xiàn)注塑設備與變頻器的簡易結(jié)合是十分重要的。注塑機采用單片機進行控制，其壓力、時序設定可按工藝條件人為給定，變頻改造前利用單片機控制系統(tǒng)輸出的信號，控制壓力比例調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)主油泵壓力的大小。變頻改造后，把控制壓力比例調(diào)節(jié)閥的信號（一個線性的電流值或0-10V、0-24V的電壓值）經(jīng)信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后，變成一個0-10V的標準信號直接送到變頻器的模擬輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，隨即改變主油泵電動機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。 四、SANCH變頻器在注塑機節(jié)能改造應用特點： 1. 使用矢量控制變頻器實現(xiàn)零速滿轉(zhuǎn)矩，以補償?shù)皖l轉(zhuǎn)矩不足，減少產(chǎn)成品的不良率； 2. 過載能力強。過載能力為150%60秒，200%2秒，以保證注塑過程中，在高壓射膠過程等重負載的沖擊下，不跳機，不影響生產(chǎn)過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量； 3. 獨立風道全封閉設計，防塵、防氣、防腐蝕、環(huán)境適應能力強，使用壽命更長； 4. 采用流量和壓力雙信號控制，適用于各種復雜模件的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量； 5. 工頻/變頻運行雙回路設計，以保證系統(tǒng)故障時，不影響生產(chǎn)； 6. 采用獨立風道全封閉設計，防塵、防氣、防腐蝕、環(huán)境適應能力強，使用壽命更長 7. 質(zhì)量好，穩(wěn)定性高。 高節(jié)電率 保留注塑機原有控制方式油路不變，采用先進的微電腦控制技術(shù)，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，注塑機液壓系統(tǒng)與整機運行所需要的功率匹配，無高壓節(jié)流溢流能量之損失，提高油泵電機功率因素至 0.96 以上，節(jié)電率一般可達 30%～65% ，所有投資 6～12 個月便可收回。 軟起動 減輕開鎖模震動，延長設備和模具的使用壽命；減輕噪音 ,改善工作環(huán)境；系統(tǒng)發(fā)熱明顯減少，油溫穩(wěn)定，注塑機冷卻用水量可節(jié)省30%以上；延長密封組件的使用壽命,降低停機維修機會,節(jié)省大量維護費用。 操作簡易 保留注塑機原有控制方式及油路不變，與注塑機同步運行 ,無須任何。 完善的EMC設計 S3000系列變頻器采用完善的EMC設計方案，內(nèi)部布局優(yōu)化設計，采用多種EMI對策，確保對注塑機電氣系統(tǒng)的干擾減少到最小，保證其工作的穩(wěn)定。