惠豐變頻器在塑料機械上的應用

分類：技術教程日期：2007-12-10 00:00:00

摘要：
本文根據對塑膠機的工作原理，詳細介紹了惠豐變頻器的實際使用特點及使用后的影響。

一、前言
最近10年，中國經濟一直保持著高速增長，與此不協調的是：持續數年的電力供應緊張嚴重影響了企業的正常生產，上半年全國拉閘的省市區已達24個。很多地區都實行通“四”停“三”，企業叫苦連天，不得不考慮花費大量資金自己上發電機組以解燃眉之急。
我國是鞋業的最大制造國，企業有2萬多家，其中福建，江蘇，浙江又是全國的塑料制鞋基地，有大小流水線上萬條。今年塑料成本成倍上升，企業之間競爭更加激烈。節能降耗作為企業增加效益，提高競爭力的重要手段已成為廣泛共識，逐步被人們接受。

二、全自動圓盤式塑膠類射出成型機（以下簡稱“圓盤機”）工作原理與特點
圓盤機是制鞋企業的常用設備，也是出了名的“電老虎”，企業老板對它是“愛，恨交加”，主要是該機械用電功率大。國內已有很多企業對注塑機成功實現了節能改造，效果很好一般節電率都實現了30%以上，但對圓盤機改的卻很少，經過分析主要原因是大家對圓盤機的工作原理不是很了解，以至于無從下手。
機械特點
a 主要用于生產：單色、雙色、三色運動鞋、休閑鞋鞋底。
b 原料為熱可塑性材料： TPR，PVC等
c 該機械微電腦控制，分為主機，副機，操作簡單。
圓盤機與臥式注塑機的工作原理的比較
1 液壓系統
兩種機械動力都是靠液壓驅動，油泵采用定量葉片泵模式（臥式注塑機一部分采用變量泵），在注射工作工程中，根據工藝的不同要求，注射壓力高低變換很頻繁，其中低壓維持（冷卻保壓）是通過溢流閥過壓溢流泄壓，在整個過程中傳統模式電機一直在工頻下全速運行。電能浪費很嚴重。
2 機械組成
單色機：一臺主機，跟臥式注塑機有點類似。
雙色機：一臺主機和一臺副機。副機負責射膠，熔膠，上模，下模等動作，主機包括了副機的動作，多了一個圓盤旋轉的動作，實現模具的移動和定位。
三色機：有一臺主機和2臺副機組成
3 模具的組成
臥式注塑機：一套模具工作，工藝變更時模具也要變換
圓盤機：機型不同模具數量也不同，一般為 18 20 24 30套模具。根據工藝的不同要求，我們通過操作顯示屏設定模位使用是否有效。如： TY-322, 24模位（可以安裝24副模具），生產中可以根據需要設定全部或部分模具為有效模具位）。工作原理：大轉盤實行高速順時針旋轉，當掃描檢測到有效模位時，單片機和PLC根據設定的程序將減速運行，到達定位位置時，轉盤進行精確定位，實現模具的定模。否則，轉盤會一直運行到下個有效模位。
臥式注塑機：只要有開合摸信號，注塑機就可以工作
4 壓力的調整
2者都采用了比例壓力控制，注塑機每生產一種產品，工藝壓力就是一個固定值
圓盤機因為模具多，每個模位的壓力可以通過面板單獨設定，適用于不同射出量的產品生產。
5 模具的工作模式
臥式注塑機：活動模和固定模，固定模不動，活動模在有指令時執行左右開模和鎖模，整個過程為直線運動。
圓盤機：固定模具和活動模具是有大轉盤來實現移動和定位的。當有鎖模和開模指令時。液壓缸執行上升和下降動作。取產品時。由操作人員人為的打開活動模具，取出產品。
6 圓盤
根據機械模具數量的不同，在圓盤上等分了若干模具位。若主機和副機都沒有檢測掃描到有效模具位時，單片機和PLC將發出指令圓盤由主機提供壓力進行高速運轉。當系統檢測到有效位時，圓盤減速后進行精確定位。
7 產品的冷卻方式
臥式注塑機采用水冷，有冷卻時間的概念，通過水冷系統實現模具和產品的冷卻
圓盤機：無時間冷卻概念，無冷卻水循環系統，靠冷卻風機實現產品的冷卻

三、圓盤機的工作原理
圓盤機作為制作鞋底的注射機，注射過程包括以下幾個動作：鎖模，射料，熔膠，開模，圓盤快速，慢速等各個動作，整個過程對工作速度和工作壓力都有不同的要求，通過操作面板實現設定。
單色機：一臺主機，主要向系統提供壓力，完成射膠熔膠和開模鎖模動作，同時控制轉盤系統，完成模具的移動和定位。
雙色機，三色機與單色機有點類似，主機負責圓盤的移動和定位。
該機器運行控制分為手動運行和自動運行兩部分：手動控制時，操作人員必須提供相應的命令，變頻器才會完成相應的動作。自動運行時，各模位選用完成，各模位選用完成，進料量，壓力，時間都設定完成且料管溫度加熱已到達后，將主機油泵啟動，將手動，自動開鎖切換到自動位置，按自動啟動按鍵即可進行自動步驟。
在自動運行中，將自動狀態切回手動狀態，除圓盤會執行慢速定位的動作外（圓盤在運行中做此切換）其他動作及時停止，可用手動操作復位。

四、圓盤機的節電原理與分析
圓盤機的電氣設計是按照最大的生產能力設計的，而實際生產中很少用得了這莫大的功率，老式的機械電氣系統設計中油泵馬達轉速保持不變，輸出功率也是基本保持不變，生產中存在大馬拉小車現象。造成了能源的浪費。同時由于機械在工作過程中存在著壓力的突變，會造成機械結構壓力沖擊大，油溫高，整機壽命低。
圓盤機具有主，附機結構和旋轉式多模位轉盤的特點，但實際使用過程中，使用到的有效模位并沒有那模多，試機和打樣使用到的更少，造成了主副機經常處于長時間待機狀態。副機只有檢測到有效模具位時，才執行動作。在圓盤旋轉時副機不做任何動作，平時高速運行的電機產生的高壓油通過溢流閥泄放到油箱，這部分液壓油不僅沒做有用功，而且產生熱量
可行性分析：
圓盤機的控制一般采用比例流量比例壓力控制模式，既微處理器將設定的壓力流量值轉換為0——-1A的模擬信號來控制閥的線圈，從而控制閥的開度實現壓力與流量的控制。我們在采用變頻器時可以使用變頻器的外部模擬量控制功能，通過轉換將0——-1A的電流信號轉換為相應的控制信號實現模擬量對變頻器的控制，實現對油泵馬達的轉速控制，真正做到需要多大的壓力，電機就出多大的力。通過這種方式我們實際是將一個定量泵轉換成了節能型的變量泵，實現電機軟起，大大減輕了合模，開模時的震動，穩定生產工藝，提高產品質量，延長機器的使用壽命，同時節約了電能。（附電路圖）

五、變頻器節能改造后的特點
1操作簡單，與原機械系統同步運行。
2實現工變頻切換功能，保證不耽誤生產
3軟啟動，減輕機械震動，降低油溫，減少機械噪聲污染，延長油封的老化時間，減少了維修量，改善了工作人員的工作環境。
4高節電率，一般為30%以上。

六、變頻器改造后遇到的問題和解決方法：
1.生產效率問題。
變頻器的啟動（加速）、停機（減速）均須一定的時間，這樣勢必會影響生產的效率。可以通過改進生產工藝的方式使生產效率接近于工頻運轉。
2.信號干擾。變頻器作為干擾源容易干擾別的設備，同時作為精密設備又容易被別的設備干擾。
例如靜電干擾保護。如原注塑機沒有可靠的接地系統，建議重新設計接地回路，以保證圓盤機、電機、變頻器以及其他需接地的電路有良好的接地回路。接地系統的設計請參考有關資料，這是抑制干擾，防止靜電的關鍵措施。
3.溫度信號受干擾的問題
對于某些品牌的圓盤機，在經過變頻改造后會發生溫度信號受干擾的現象，溫度信號大幅度偏移。不僅如此，改造后的圓盤機還會對鄰近的一定距離內的其他圓盤機產生干擾，影響溫度控制。
經過實際觀察與測試，在有可靠接地系統的情況下，改造后的圓盤機只對本身的溫度信號有干擾，而對于鄰近的其他圓盤機不會造成干擾。這說明，良好的接地系統可以吸收掉來自同一電網內其他用電設備對其本身的干擾。
安裝變頻器后，溫度控制受干擾的解決方式大致有三種：
一，在變頻器輸出端加裝輸出電抗器來減小變頻器對周圍環境的影響。。
二，如果控制加熱線圈的功率器件為固態繼電器，而非接觸器。固態繼電器的控制信號極易受到變頻器的干擾，具體處理辦法為可以在固態繼電器的控制端加裝阻容吸收電路
三，圓盤機溫感探頭的型號，在早期的產品中，其外殼（屏蔽層）與信號的負端“－”是接在一起的，極容易受到外界的干擾。在圓盤機變頻改造后如溫度控制受到干擾，可采取如下的辦法：
a．將溫感探頭更換為屏蔽層與接地線完全分開的型號，幾路溫感探頭的“－”端共同與大地相連。或將原來的普通熱電偶更換為絕緣型熱電偶會有明顯的效果。
ｂ．在溫控儀及電腦的電源側加裝輸出濾波器。
4.圓盤機電機的振動問題。
電機振動問題一般由兩種原因引起。第一：電動機的機械共振，當電機在某一頻率附近共振比較嚴重時可以通過設置共振頻率回避點來解決。惠豐變頻器提供了兩個共振頻率回避點，完全可以避免由于機械原因引起的共振現象。第二：變頻器頻率的快速波動引起電機轉速突變，導致油泵，油管振動。可加強電機與機體的剛性連接（加雙螺母緊固，加裝墊片等）。如果以上措施仍不能解決請于本公司聯系或更換變頻專用電機。
5.電機發熱的問題
由于變頻改造后，電機運行在低頻段的時間較長，電機溫升會比原來升高5－6℃屬于正常情況，建議加裝脫離電機而獨立工作大風量冷卻風機，以加強電機的散熱效果。
6.高次諧波問題。
高次諧波的產生是變頻器不可避免的問題，一般都不會影響電網的質量，對于電網供電質量有特殊要求的企業可以加裝交流輸入電抗器以及直流平波電抗器。