變頻在注塑機節能改造中的應用

對于塑料制品行業來說，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。目前絕大多數的注塑機都屬于液壓傳動注塑機，液壓傳動系統中的動力由電動機帶動油泵提供。在注塑的生產周期過程中，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節不同工序所須的流量和壓力。液壓系統的負荷變化很大，由于定量泵不可調節輸出功率，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，電動機噪聲過大，以及機械壽命縮短等現象。并且通常在設計中，用戶油泵電動機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調速裝置在注塑機上的應用，對于減少能源浪費、降低生產成本具有重要意義。

2、注塑機變頻改造的可行性分析

2．1注塑機的生產工藝過程

注塑機通常采用液壓傳動，其結構包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動裝置和電氣控制裝置，后者的作用是保證注塑機預定工序的要求（壓力、速度、溫度、時間、位置）和動作程序準確有效地工作。在傳統的注塑機中液壓傳動裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動作油缸、油泵電動機及其它液壓附件和管道組成，液壓傳動系統中的動力由電動機帶動油泵提供。其中，油泵絕大部分是定量油泵，電動機通常提供額定功率和轉速，油泵將電動機所輸入的機械能轉變為壓力能，然后向液壓系統的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油，滿足液壓執行機構驅動負載所需能量的要求。注塑機成型工藝是一個按照預定的周期性動作過程，即以合模—射嘴前進—射膠—保壓—熔膠一冷卻—開模一取出制品—將被注塑件放入模具中—合模后頂出等加工工序達到某件產品成型。
2．2注塑機生產過程中的液壓損耗

注塑機生產過程中的液壓損耗主要由以下三部分組成：

（1）溢流損耗

隨產品及加工工序不同，各工序所需液壓、流量、壓力不同。對于油泵電動機而言，注塑機在注塑過程的負載是處于變化狀忐。而油泵的流量是按照所需的最大流量來設計的．其原注塑油泵電動機以恒定的轉速提供的液壓流量，當注塑機所需的流量小于最大流量時，多余的液壓將通過溢流閥回流，這一部分能量就損耗掉了。

（2）節流損耗

當液壓油流經閥的節流口時會有一定的壓降，這就是節流損耗。由于方向閥的節流面積比較大，所以大部分的節流損耗發生在比例閥上。同時由于液壓長期全速循環流動與液壓件機械劇烈磨擦，造成油溫過高、噪聲過大、機械壽命縮短等不良現象。

（3）設計余量損耗

通常在設計中，一般會考慮到共用性，設計時以最大容量為基礎，因此用戶油泵電動機設計的容量比實際需要高山很多．存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。

2.3注塑機變頻改造的可行性分析

注塑機的工序過程基本是相同的，大致可分為7個工序過程：合模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂出，每一個工序都需要不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在最大壓力或流量下于作的．其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調節的，通過調整壓力或流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。然而在恒速運轉中，各工序中油泵的輸入功率并沒有多大變化，若用變頻器根據工作時所需的壓力或流量參數同步成正比的自動調整油泵電動機的轉速，從而實現對壓力和流量的調節，這樣把注塑機原來浪費在比例閥上的能量全部節約下來，達到了既節電又實用的經濟效果。其具體效果表現在以下三個方面：

（1）調速節能

根據注塑機的工藝要求，把總壓閥、低壓閥、一壓閥、二壓閥的開關信號經注塑機電腦板轉換后加在變頻器的輸入端作為變頻器的頻率給定信號，使變頻器的輸出頻率隨比例閥的模擬信號成線形變化，在需要壓力和流量較小的工藝過程中使電動機轉速降低，從而降低電動機的輸出功率，在冷卻和半成品置入過程中可以讓電動機停轉，使電動機在整個負載范圍內的能量損耗達到最小程度。

（2）提高功率因數節能

無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是因為功率因數的降低導致電網有功功率的降低。普通定量泵注塑機的功率因數值在0.6～0.8之間，而使用變頻調速裝置后，由于變頻器內濾波電容的補償作用，使得功率因數提高到0.96以上，從而減小了無功損耗，增大了電網的有功功率。

（3）軟起動節能

由于原電動機為直接起動或Y一△降壓起動，起動電流等于（4～7）倍的額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的沖擊，而且還會增加電網容量要求，起動時產生的大電流和震動對設備的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后，利用變頻器的軟起動功能將使起動電流從零開始，最大值被限制