淺談注塑機的變頻運行

1、引言 近幾年來，變頻器節(jié)能運用于注塑機行業(yè)如雨后春筍般地異軍突起，國內(nèi)許多的變頻器廠家也不約而同的看好這個行業(yè)，有關(guān)注塑機專用型變頻器的廣告更是鋪天蓋地。但真正成功的典范還是為數(shù)不多，并且有的廠家也已經(jīng)試用過兩三個品牌，但他們的結(jié)論都是否定的。筆者從切身經(jīng)歷就富凌DZB系列注塑機專用變頻器從其特點及現(xiàn)場應(yīng)用作一個簡介。 2、注塑機系統(tǒng)工作簡介 要作好注塑機變頻器得首先從注塑說起。注塑過程一般分為以下步驟：鎖?！⑸浔骸勰z加料→冷卻定型→開模頂針。每一動作的完成都有時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的精妙配合，也就是說在某一位置的位移都有相應(yīng)的壓力和速度，且在不同的位置和時間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時每一動作完成后發(fā)出終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才發(fā)出執(zhí)行下一動作的指令。此外注塑機系統(tǒng)本身還存在一些弱點：第一、注塑機動作內(nèi)部有著十分劇烈的突變過程：如鎖模過程中，快速鎖?！俚蛪鹤o?！邏焊咚冁i模的工況突變就很劇烈的；又如注射過程中，慢速注射→快速→慢速→快速→慢速的射膠過程工況也是很劇烈的，對機器的沖擊都十分的大，影響了整個注塑系統(tǒng)的壽命。第二、動作油路制動達不到設(shè)計的精度，油路制動的開閉取決于電磁閥，而電磁閥的動作又取決于過程控制器提供的電壓和電流，因大多數(shù)注塑機都沒有死循環(huán)控制，閥的開閉精度就會大打折扣，尤其是閥的開閉程度在10%以下和90%以上時，動作的重復精度和穩(wěn)定性都是極差的，某一動作在此狀態(tài)下被執(zhí)行很難保證其穩(wěn)定性和重復精度。第三、執(zhí)行動作的油缸本身有油封破損，有內(nèi)泄現(xiàn)象，執(zhí)行動作的可靠性和穩(wěn)定性不高。這是由于多數(shù)時間內(nèi)，負載的實際耗油量均小于油泵的供油量，造成高壓狀態(tài)下的液壓油部分經(jīng)溢流閥、比例閥等液壓元件溢出。該溢流部分不僅未作任何有用功，而且產(chǎn)生熱量，造成液壓油發(fā)熱，既耗能，又有害。采用注塑機的變頻運行，就能很好的解決這些問題，既提高了整個注塑系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，減少了巨大的機械沖擊，延長了系統(tǒng)使用壽命，又能夠節(jié)約大量的電能。 3、注塑機的變頻運行： 3.1、 變頻運行節(jié)能的基本原理 傳統(tǒng)的注塑機是采用定量泵供油的，注塑過程的各個動作對速度、壓力的要求也不一樣，它是通過注塑機的比例閥采用溢流調(diào)節(jié)的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個過程中，馬達的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動作是間隙性的，也并不可能是滿負載的，因此定量供油就有很大的浪費空間，據(jù)實測至少有50%左右。變頻節(jié)能正是針對這一浪費空間，根據(jù)注塑機發(fā)出的各個動作信號，適時適量調(diào)整各個動作所需的馬達轉(zhuǎn)速(即流量調(diào)節(jié))，讓泵出的油量剛好能滿足動作的需要，而在非動作狀態(tài)時讓馬達停止下來，這樣節(jié)能空間就進一步地增大了，故對注塑機進行節(jié)能改造能夠帶來巨大的節(jié)能效果。 3.2、 DZB系列注塑機專用變頻器的現(xiàn)場運行 3.2.1、DZB系列注塑機專用變頻器的原理框圖，如圖1。 3.2.2、DZB系列注塑機專用變頻柜的主線路圖，如圖2。

3.2.3、 變頻器的安裝： DZB系列注塑機專用變頻器采用柜式結(jié)構(gòu)。所以安裝十分簡單，除了通常的三根線輸入、三根線輸出以外，變頻器的接地也十分重要，必須安全可靠。注塑機的流量信號、壓力信號需接至變頻器內(nèi)部的（0～1A）專用信號接口。 3.2.4、變頻器的調(diào)試： (1) 加減速時間的設(shè)置：變頻器為了滿足節(jié)能的目的，控制馬達隨反饋量的變化適時調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速。因其加減速必須有一定的時間，若加速時間設(shè)定過長，會影響動作的響應(yīng)速度，導致某些動作緩慢甚至無法完成；加速時間過短，會導致系統(tǒng)加速時過電流等，變頻器就可能會頻繁地進行過載保護，故此時間的設(shè)置應(yīng)適當才能保證變頻器的正常使用，又不至于影響生產(chǎn)。減速時間的設(shè)定也是如此，過長會影響動作響應(yīng)及節(jié)能效果；過短會出現(xiàn)直流母線過電壓、過電流，變頻器同樣會進行保護。富凌變頻器的加減速時間設(shè)定范圍寬，從0.1～999.9秒之間可任意設(shè)置，調(diào)試人員可根據(jù)具體的工況設(shè)置，如有特殊工況可采用能耗制動。 (2) 過載保護是變頻器的一項基本功能，過載能力的高低直接影響到注塑生產(chǎn)的連續(xù)性。一般來講，過載保護是衡量變頻器可靠性的重要指標，過載能力的強弱與允許過載的時間和允許過載的百分比有關(guān)，呈反時限特征。一般的通用變頻器的過載保護設(shè)置為150% 1分鐘。而富凌注塑機專用變頻器的過載能力強，其過流保護拓寬到額定電流的180% 1分鐘；短路保護電流也設(shè)計為額定電流的300%。 (3) 過壓失速的功能選擇和過壓保護也是變頻器的一個保護功能，若選擇設(shè)定不當會影響正常生產(chǎn)。這主要是因為變頻器在減速運行過程中由于負載慣性的作用，會出現(xiàn)電機的實際轉(zhuǎn)速高于變頻器輸出同步速度的情況，此時電機向變頻器回饋電能，造成變頻器直流母線電壓升高，富凌變頻器由于其內(nèi)部采用自激式開關(guān)電源，工作電壓范圍寬，為額定電壓的?20%，當然由于電機處于發(fā)電狀態(tài)所回饋的能量也只有超過額定工作直流電壓的20%以后才會過壓保護。   以上這些功能參數(shù)的選擇和設(shè)定直接影響到變頻器本身的性能及與注塑工況的匹配性，若選擇或設(shè)定不當，變頻器就可能處于頻繁的保護，注塑機的正常生產(chǎn)就會受到影響。除此之外， DZB系列變頻器還有一些特點： （1）采用西門子第三代大功率模塊IGBT作為主要控制器件。16位電機專用微電腦處理器，采用最新的空間電壓矢量調(diào)制方式（SVPWM）以實現(xiàn)對電機的精確控制，噪音小，低速高轉(zhuǎn)矩輸出。 （2）采用先進的載波頻率隨機自動調(diào)節(jié)方式，（即：在啟動時，變頻器采用低載波頻率高轉(zhuǎn)矩輸出，在運行過程中則采用高載波頻率靜音化運行，當工作溫度變高時則降低載波頻率以減少開關(guān)器件的損耗）從而實現(xiàn)電動機最優(yōu)運行。 （3）外控端口，可實現(xiàn)軟件編程，功能齊全，提高了廣泛的適用性。 （4）保護功能齊全，其中短路保護采用Vce電壓檢測短路保護 電流超值短路保護，雙重保護更加可靠。 （5）具有先進的注塑機專用輸入接口（0～1A）（即：流量信號、壓力信號），可實現(xiàn)全程自動跟蹤控制，操作極為方便。 （6）工變頻轉(zhuǎn)換靈活，為了確保生產(chǎn)的長期正常運行，原有的工頻運行不變，在DZB系列注塑機專用變頻器的控制柜上可以方便的相互切換。這些特點都對注塑機有很大的好處。 4、結(jié)語：   寧波三和公司從我公司購買注塑機專用變頻器十多臺，節(jié)能效果十分明顯，其中最少的也有40%，平均達52%之多。同時操作方便，深受其公司領(lǐng)導和操作人員的歡迎。隨著塑料制品的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)量的迅猛增長，塑料機械已成為建材、包裝、電子電氣、汽車、石化、機械等行業(yè)的重要技術(shù)裝備，需求量激增，塑機行業(yè)已成為21世紀我國經(jīng)濟發(fā)展中的朝陽產(chǎn)業(yè)。當然注塑機專用變頻器也將隨著成功應(yīng)用的典范的增多，必將深受更廣大的客戶所接受。富凌變頻器作為我國變頻器行業(yè)的一支生力軍，她必將為我國的變頻事業(yè)和塑料工業(yè)做出新的更大貢獻。 參考文獻：    臺州富凌機電有限公司.《DZB系列變頻調(diào)速器使用說明書》 作者介紹：   劉文兵（1981— ）男   硬件開發(fā)工程師 臺州富凌機電有限公司技術(shù)部經(jīng)理，從事變頻器的開發(fā)與制造。   鐘志標   男  臺州富凌機電有限公司副總經(jīng)理、副總工程師，軟件開發(fā)工程師。   聯(lián)系電話：0576—6450721