歐瑞伺服系統在注塑機上的應用案例

　　一、前言

　　對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產成本的主要部分，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、提高生產效率成為注塑行業(yè)降低成本、提高產品競爭力的有效途徑。

　　SDZ10系列注塑機專用交流伺服系統是歐瑞傳動電氣有限公司自主研發(fā)，具有完全自主知識產權的高性能伺服驅動系統。SDZ10系列伺服驅動器采用32位高性能的數字信號處理器(DSP)，具有電壓利用率高、功率因數高、動態(tài)響應速度快、控制精度高、噪音低等特點。其液壓能耗要比比傳統注塑機節(jié)能40~90%，比變頻器改造注塑機節(jié)能20~50%。

　　二、伺服系統的節(jié)能原理

　　根據流體力學計算公式油泵的輸出功率：Pt=p×Qt=p×V×n (1)

　　而油泵的理論轉矩: Tt=[1/(2π)]×p×V (2)

　　式中p為壓力(單位MP)，Qt為流量，V為油泵排量(油泵每轉排出的油量CC/rev)，n為油泵轉速(轉/秒)

　　在同樣的油泵和同樣的系統壓力下，油泵的輸出功率跟電機轉速、轉矩完全成正比例。傳統注塑機使用額定轉速1500轉的4極電機，輸出轉速不可調節(jié)。如果改成可控制的伺服系統，可以完全根據系統當前的流量要求進行速度控制，根據當前的壓力要求控制轉矩輸出。比如：注塑機系統使用64cc的油泵，系統最大壓力要求175bar，此時傳統油泵的輸出功率約為28kw。改用伺服系統，如果在熔膠動作下系統要求50%的系統壓力和50%的熔膠速度，此時的輸出功率就會變?yōu)?KW左右，省電75%。詳細節(jié)能過程可參考下表：

　　圖一：注塑機工序圖和能耗對照圖

　　三、注塑機節(jié)能改造方法

　　以歐瑞傳動電氣有限公司的SDZ10系列注塑機專用伺服系統舉例說明改造過程：首先要把原系統的普通異步電機和定量油泵換為伺服電機以及齒輪泵或者螺桿泵，在油泵輸出直通管路里增加壓力變送器，去掉原系統的比例壓力閥比例流量閥以及相應的放大板。從注塑機的電腦控制里取出壓力給定和流量給定的模擬信號，經過綜合處理轉變?yōu)?-10VDC的模擬電壓信號，直接加在歐瑞伺服驅動器的系統壓力給定信號和系統流量給定信號的輸入端;將油泵出口的壓力傳感器接入伺服的壓力反饋信號端口。伺服系統通過接入的壓力和流量信號進行PI調節(jié)，改變伺服電機的輸出轉矩和轉速，從而改變油泵電機的輸出流量Qt和壓力p，以滿足注塑機在各個工序中所需的油壓大小和流量速度。

　　1、注塑機伺服系統的控制系統方框圖如下(圖二)：

　　2、SDZ10伺服單泵控制系統構架圖和端子接線圖：

　　3、多泵合流控制系統構架圖和端子接線圖：

　　主泵驅動器接線圖如下：

　　輔泵驅動器接線圖如下：

　　四﹑應用實例

　　深圳震雄集團和廣東順德的震德塑料機械有限公司從2010年開始使用我公司產品，配套到JM和EM系列注塑機上面。使用后系統穩(wěn)定、節(jié)能效果顯著、過載能力強，得到客戶廣泛認可。

　　工程實例1：深圳龍崗某實業(yè)有限公司注塑機節(jié)能使用案例

　　該公司原有注塑機10臺，其中震雄Jm-98型6臺，震德EM-180型4臺。后因擴大生產規(guī)模新購買EM-180伺服注塑機5臺，共有15臺注塑機，。采用一臺6KV/400V500KVA的變壓器供給市電，由于該變壓器長期超載運行，引起過流保護開關經常跳閘，嚴重影響了生產。通過檢測伺服注塑機和普通注塑機的工作電流發(fā)現，做同樣的產品伺服機平均工作電流要低30%左右。為了盡快解決目前的困境，該公司對原有注塑機全部進行伺服改造，并與2011年6月進行改造。改造前總線電流為760A，接近或有時超過變壓器的額定電流，改造后總線電流降為600A左右，大大低于變壓器的額定電流，過流保護開關再也沒有跳閘過，保證了生產的連續(xù)正常進行。現以震德EM-180機臺,生產游戲機外殼時,各個工序狀態(tài)油泵電機所消耗的功率對比，從中可以看出，伺服時各個工序所消耗的功率降低較多，如果產品所需的冷卻時間和中間時間越長，則節(jié)能效果會更好。注塑機能耗主要有有液壓系統耗能和電熱耗能以及其他耗能，如果單純考慮液壓系統的節(jié)能比例將會超過50%。

　　工程實例2：廣東中山某電器有限公司注塑機改造案例

　　該公司一臺寶源650噸注塑機，主要生產魚缸。原系統使用變頻器進行過節(jié)能改造，采用110kw變頻器和90kw電機拖動三聯泵，油泵總排量200cc左右。傳統定量泵要產生足夠的系統壓力，至少要保持600轉左右的運轉速度。其工作原理決定了注塑機采用變頻改造，為了保證壓力響應速度，必須讓油泵保持600轉左右的底流速度，這一部分的能量損耗是始終維持的。伺服系統采用變量泵控制，可以控制油泵在100轉以內維持系統所需的最高壓力。順著伺服系統的成熟發(fā)展，很多客戶已經不滿足于變頻系統的節(jié)能效果。我們的改造方案是：使用歐瑞SDZ10-0320T3伺服系統匹配上海誠捷NT5-G100F齒輪泵，使用兩套進行合流控制。歐瑞伺服注塑機合流方案主輔泵間采用通訊控制，數據傳送精確;保壓時，切除從泵，單泵保壓更加節(jié)能，穩(wěn)定。做同樣的魚缸產品，改造后系統運行非常穩(wěn)定，比原變頻器系統節(jié)能27.8%左右，但是產品合格率卻高于變頻器系統。

　　節(jié)能效果測試表

　　五、結束語

　　注塑機改造伺服系統其節(jié)電效果顯著，其節(jié)電率能達40~90%，且系統起壓快，運行可靠平穩(wěn)，保護功能強，同步控制準確，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，穩(wěn)定了產品質量和產量，又減少了設備維護費用，為用戶創(chuàng)造了良好的經濟效益。因此，伺服系統值得在注塑行業(yè)中推廣應用。.