大型注塑機上應用佳靈變頻器節能改造

1. 注塑機概述
眾所周知，注塑機是對各種塑料（例聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要設備，通過對塑料顆粒在雙螺桿注塑機內進行多段溫度加熱，在熔融攪拌增壓后將流體料注入模具腔內，完成成型加工的。我公司與廣州市科盈自動化設備有限公司合作，對廣東省最大一臺注塑機——南海南莊永豐塑料五金廠四臺主泵75KW大型注塑機（由東莞東華機械有限公司制造）進行了變頻改造，該機最大壓力可達2500噸，最大投料量可達16000克，約2.5-3分鐘生產一個中、大型貨物框或桶的成型加工。這是華南地區首臺大型注塑機進行的應用變頻器的技術改造成功的典范，并已投產使用達半年之久，工作正常，節電率平均達20%以上，深受用戶好評，該單位還有6臺注塑機也有使用變頻器進行技術改造的愿望。通過上例說明應用變頻器對大型注塑機實行節能的技術改造方案是正確的有效的，值得向大家推薦。

2、注塑機工序過程
不論大、中、小型注塑機，分析它的工序過程是相同的，大致是五個工序過程，見圖1。

從圖1可知注塑機工序過程是：
①送模具過程，需低壓力，時間較短。
②合模具過程，左右兩個模具相接，直至完全閉合，需略高壓力，時間不長。
③保壓過程，送料至模腔，直到成型，固化完需較高壓力，時間長約占40-60%。
④脫模具過程，加工成型，可開啟模具，到脫模完，可取出加工件，時間不長，壓力略高。
⑤退模具過程，加工件取出，模具后退原位，進行輔助工作后，待再次加工，這時需低壓力，時間較短。
對同一臺注塑機，加工不同的塑料件進，其壓力（p）與時間長短是各不相同的。它與加工件的型體復雜性，使用何種塑料，一個加工件的總料量，有否嵌件等有關，具體參數設定，一般由工藝技術人員給出的，并經試驗加工后，最后定案的。

3 注塑機節能的可能性分析
從圖1注塑機的P=f（t）工序過程中看出，隨著不同時間段，它的主油泵壓力是變化的，而且起伏較大，這就存在節能的可能性，且潛力較大，所以注塑機節電率可達20%-30%，甚至更大些。在未使用變頻器的注塑機，其主泵壓力調整是靠壓力卸荷來調節傍路油路的開度，來實現調節壓力的方式，這種主泵調壓力的方式，對主泵的電動機轉速不變，依傍路閥門開度來調節壓力，實踐證明節能是很小的，因此是不經濟的運行的方式，采用變頻器調速來調節主泵的轉速，從而改變流量和壓力是經濟的運行方式（這時閥門的開度要全開100%），這就是注塑機主泵采用變頻器的原因所在，從而有較大幅度節電的道理，至于模具移動的動力源也是液壓的，它有二種方法：
①另配一臺小功率的低壓油泵。
② 由主泵分路經減壓閥作動力源
又關于各段時間的定位控制，常見的有四種方法：
① 依靠移動平臺的滑桿，用行程直接點開關（小型的）
② 依靠時繼電器定時控制（中型的）
③ 依靠單片機或PLC控制（大型的），我公司的方案即如此。
④ 利用變頻器本身多段速度與時間的控制（小、中型的）。

4 我公司對大型注塑機技改方案特點
（1）主電路及變頻器——主油泵75KW選用成都佳靈電氣制造有限公司JP6C-T9-75KW變頻器四臺，經半年來使用，證明變頻器的性能良好，工作可靠，節電率高，主電路采用工頻-變頻二套電源供電方式，以確保不間斷的工作。見圖2：

圖 2

（2）控制電路簡述 目前變頻器的應用不僅是一臺變頻器對一臺電動機的簡單運行方式，隨著變頻器在各行各業的應用擴大，在實際使用中必須注意的是：
（I） 要充分了解所選用變頻器的技術性能、使用要求、內部功能并充分發揮其特長。
（II） 要充分了解被使用設備的工藝要求、技術性、使用要求包括負荷等。
（III） 要充分了解被使有用設備的現有控制電路，液壓油路、各種附件的功能以不變或更動原有設備的零部件為原則，如何巧妙取得控制信號，實現現在設備與變頻器的最簡單的結合是十分重要的。我們采用方案的原理框圖見圖3：

圖 3

簡述如下：注塑機的控制采用彈片機，其壓力設定，時序設定可按工藝條件人為給定，利用單片機的輸出電量值，控制壓力比例調節閥，從而調節主油泵的壓力大小。它的輸出是個線性的電流MA量值，經電流量程標準器變成4-20MA，直接加壓到變頻器輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，隨即就改變了主油泵電動機的轉速達到調壓、節電雙重作用。 控制方案特點：簡便可靠、不需更改、調節方便、控制精確。

（3）應注意的問題： 南海永豐塑料五金廠最早選用的是其它品牌的變頻器和電路設計，屢試不成，變頻器還是經賞燒壞，影響其生產，后采用我公司提供的設計方案和變頻器，遂改造成功。這說明，變頻器的造型和相適應的電路設計是注塑機節能改造的關鍵所在，也是用戶進行注塑機改造成應注意的問題。

總之，對大型注塑機應用變頻器后，對主油泵電動機可實現較大幅度節電是行之有效的。