賽普信注塑機專用變頻器在注塑機節(jié)能改造中的應用

摘要：本文分析了注塑機節(jié)能改造中的問題，介紹了賽普信注塑機專用型變頻器在在節(jié)能改造中的應用，
關鍵詞：注塑機專用型變頻器，節(jié)能

系統(tǒng)概述：
注塑機的工作過程：合模、鎖模、熔膠、射膠、保壓、冷卻、開模。各階段所需的工作壓力和流量不同，整個注塑過程是處于不斷變化的負載狀態(tài)。目前注塑機絕大部分為定量泵，其油泵馬達以恒定的轉(zhuǎn)速輸出恒定的流量，而在生產(chǎn)過程中有些階段只需極少的流量和壓力，多余的液壓油通過溢流閥回流油箱，在注塑行業(yè)中稱該過程為高壓節(jié)流．
目前，在市場上對注塑機的節(jié)能改造主要通過一塊外置轉(zhuǎn)換板來取注塑機的電腦信號傳輸給變頻器然后通過變頻器再調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速，從而達到節(jié)能效果。雖然這個過程很容易實現(xiàn)，但存在以下問題：生產(chǎn)的產(chǎn)品周期延長，動作速度變慢，系統(tǒng)壓力變小(不夠力)。
SP500W注塑機專用變頻器是我公司專門針對各種注塑機的特性開發(fā)的產(chǎn)品，它用內(nèi)置的專用控制軟件，可以將注塑機比例閥輸出信號轉(zhuǎn)換為不同的V/F曲線輸出給馬達進行調(diào)速。不僅保證了注塑機改造前的生產(chǎn)工藝要求，而且還節(jié)省了大量電能。
另外，在注塑機上使用普通變頻器，容易發(fā)生干擾，使高精度的溫度傳感器輸出的電流信號不穩(wěn)定，造成炮桶溫度漂移。而SP500W注塑機專用變頻器則針對逆變電源主回路進行專門的設計，大大降低了對電網(wǎng)的諧波干擾，從而保證注塑機電器系統(tǒng)的工作穩(wěn)定，炮桶溫度穩(wěn)定。
在同等的注塑工藝情況下，SP500W注塑機專用變頻器采用速度比例閥信號加優(yōu)化曲線控制注塑機馬達與普通變頻器采用壓力與速度比例閥信號控制馬達相比更節(jié)能，可高出5％～10%，。
表1，某一產(chǎn)品注塑成型條件
序號 過程 速度／P 壓力／P
1 鎖快 50 70
鎖慢 30 50
鎖高 60 100
2 射膠一 80 50
射膠二 30 70
射膠三 60 90
3 熔膠一 80 80
4 冷卻 0
5 開模高 55 100
開模快 60 70
開模慢 30 50
注塑專用型變頻器與普通變頻器使用比較
系統(tǒng)配置：
45KW兩臺馬達用一臺110Kw變頻器控制，和使用兩臺變頻器不同，這樣可以避免由于油泵負載不均勻而引起的變頻器負荷過重，有利于系統(tǒng)更加可靠工作。使用(T2)流量比例閥電流信號作為變頻器輸出頻率的控制信號，由于大部分動作要求流量都小于最高流量，變頻器輸出頻率將小于50Hz，從而使電機在低于額定轉(zhuǎn)速下運行，油泵軸功率減小，達到節(jié)
省電能的目標。為保證有節(jié)能效果的同時，流量還應達到變頻前的值，對所有泵的卸荷電磁閥需做調(diào)整，保證沒有無用的能量消耗。通過調(diào)整優(yōu)化曲線可使改造后的注塑機的注塑工藝和從前保持一致。由于炮臺的油路不經(jīng)過T2，所以取炮臺進退的電磁閥信號到變頻器端子，對此信號另做特別處理，使不受流量比例閥控制的炮臺動作使用變頻時也能活動自如。控制電路圖如下注： 該電路變頻器與變頻器旁路接觸器組成，當變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可通過旁路接觸器直接使用工頻電源，但需關閉注塑機馬達。


在東莞南部塑膠公司(東芝牌)機型遇到安裝后電機發(fā)生噪音，我司根據(jù)實際情況對變頻揣輸出載波頻率的調(diào)整降低了噪音干擾，得到了南部塑膠公司的認同。2003年11月，我公司在慈溪某電器公司為其免費試裝一臺變頻器，當時我公司技術人員與其公司設備科人員在此臺機上裝上電表，先將變頻器在控制柜下控制開關選擇工頻下作4小時， 電表同時計數(shù)。在同種生產(chǎn)產(chǎn)品、同樣生產(chǎn)工藝、同一個操作工，將變頻器控制柜控制開關選擇變頻工作4小時，電表同計數(shù)。在以上過程中兩個數(shù)據(jù)對比，變頻器節(jié)電率達到54％。其公司又對此臺變頻器在11至12月期間進行了一個多月的觀察，于2003年12月28日開始對其公司的28臺注塑機進行節(jié)能改造.
我公司在安裝和調(diào)試中遇到以下主要問題
●注塑機電腦控制板死機，顯示屏無顯示經(jīng)過雙方技術人員討論分析發(fā)現(xiàn)，主要原因是注塑廠電網(wǎng)接地不良，造成諧波干擾在機臺中相互影響。在我司技術人員協(xié)助下，其公司技術人員對電網(wǎng)的接地進行了改造(兩次)，根除了問題。
●變頻柜散熱不良，導致變頻器內(nèi)部溫度過高，使變頻器自我保護裝置誤操作，使得注塑機生產(chǎn)過程中出現(xiàn)停頓。我公司經(jīng)過在變頻柜上加裝風扇，提高了變頻柜的散熱能力，解決了問題。
備注：本公司在2003年元月(安裝期間不影響生產(chǎn)效率)完成了安裝，其元月份電費23萬元(其生產(chǎn)未飽和狀態(tài)下)，而安裝完變頻器后，3月份正常使用變頻器(其生產(chǎn)狀態(tài)飽和狀態(tài)下)，電費降低至14萬元。其公司對此次設備節(jié)能改造十分滿意
售后的使用成本：根據(jù)賽普信公司以往的改造成果，一般客戶基本上在9—12個月之間收回投資，而賽普信變頻器使用壽命為8至10年。
現(xiàn)將賽普信注塑機專用型變頻器主要器件成本價格如下表：
序號 名稱 產(chǎn)地 使用壽命
1 熔斷器 日本富士 10年
2 大功率電解電容 日本日立 8-10年
3 冷卻風扇 臺灣建準 2-3年
4 印刷電路板 賽普信公司 6～8年
5 IGBT模塊 德國 8～1()年
6 整流橋 德國 8-～0年
7 接觸器 日本富士 8～10年
功能特點
1、捉高功率因素，減少無功功率損耗、軟啟動、啟動時無大電流沖擊；
2、保留注塑機油泵馬達原有Y-△啟動，運行線路不變；
3，對注塑機原有液壓系統(tǒng)及電腦控制系統(tǒng)不作變動；
4、微電腦自動跟蹤控制，相位角檢測技術，精確感知負荷的變化，自動調(diào)整電機工作的最佳狀態(tài)，壓力及流量的調(diào)整方式與改造前一致；
5、更換模具，改變注塑機的工作狀態(tài)，均無需對SP500W注塑機專用變頻器進行調(diào)整；
6、交互式操作方式，使用 LED監(jiān)視器及故障指示燈隨時掌控系統(tǒng)運行狀況；
7、隨時可通過變頻控制柜開關選擇工頻運行或變頻運行，對生產(chǎn)無任何影響．
主要客戶
賽普信公司推出了內(nèi)置轉(zhuǎn)換的注塑機專用型變頻器，是業(yè)界生產(chǎn)注塑機專用變頻器的廠家，產(chǎn)品銷售到全國各地。該系統(tǒng)適用于大、中、小各種規(guī)格、品牌液壓傳動的定量泵注塑機．整體節(jié)電效果達30％～75％，安全可靠、操作簡單，對注塑機油溫高，噪音大、機械和密封件使用壽命短等現(xiàn)象有明顯改善。該產(chǎn)品主要應用客戶有杭州某集團下屬的注塑廠、東莞寮步某玩具有限公司、順德某電器廠等等．
本公司有專業(yè)的技術人員，隨時為貴司提供售后服務。確屬制造者責任的品質(zhì)保證如出貨后一個月內(nèi)包換、包修，包退；出貨后三個月內(nèi)包換、包修；出貨后18個月內(nèi)包修。無論何時、何地使用的本公司品牌的產(chǎn)品，均享受終生有償服務。
寶山廠注塑機改造報告
寶山廠現(xiàn)用注塑機，規(guī)格350T，油泵交流電機動率為37KW，產(chǎn)品為ABS和PVC塑料件。在生產(chǎn)過程中，設備的自動控制過程如下：
鎖模/射臺前進一冷卻/儲料一開膜/射臺后退（下盾環(huán)開始）。
經(jīng)現(xiàn)場了解，一臺350T油泵電機37KW注塑機在生產(chǎn)某種塑料件時,整個工藝周期為17秒,其中各工藝段必須時間和實測油泵電機負荷電流如下：
鎖模/射臺前進：2秒 射膠：3秒 保壓：4秒
冷卻/儲料：6秒 開模/后退：2秒
由此可見，設備所用的37KW油泵電機利用率很低,相當部分電能變成了無功功率,降低了電網(wǎng)質(zhì)量,造成了電能損失,增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此，對該系列注塑機進行節(jié)能改造，必定會產(chǎn)生良了的節(jié)電效果。
根據(jù)注塑機的工藝要求和變頻器的節(jié)能特點，可令油泵電機在不同的工藝段運轉(zhuǎn)于不同的轉(zhuǎn)速，相應地令控油泵電機的變頻器運行于不同的頻率段：
1） 鎖模/射臺前進：30~40HZ
2） 射膠/保壓：30~50 HZ
3） 冷卻/儲料：0~0- HZ
4） 開模/后退：30~40HZ
這樣，一方面，在電機利用效率較低的情況下，通過變頻調(diào)速成充分提高電機的利用效率，達到大幅度節(jié)能的目的；
另一方面，注塑機各個工藝段之間負荷變化大，所以可以通過使用節(jié)能型變頻器，也在相當程度上節(jié)省了電源。如：SP500W系列產(chǎn)品就是這樣一種智能交流感應電機節(jié)能控制器，它同時具有變頻速、動態(tài)功率調(diào)節(jié)和動態(tài)COSφ補償三方面功能。其核心是通過微電腦對電機販工作負載進行實時監(jiān)測，并對負載的變化作出快速響應，使電機在任意負載下均能獲得最佳的電壓供給，以實現(xiàn)最大的節(jié)電效果。
節(jié)能控制器可以在不影響電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的情況下，可以根據(jù)負載的變化，不斷的為電機提供一個使電能消耗減少到最小的最佳電壓，從而達到可觀的節(jié)電目的。對于油壓泵和壓縮機類這樣激烈變化負載，在使用該智能控制器后，除了能更強有力地運轉(zhuǎn)處，更能充分體現(xiàn)節(jié)能效果，安裝變頻器節(jié)能率可達30%。
另外，該智能控制器還能根據(jù)電機負載的變化情況，對供給電機的電村及電流進行優(yōu)化控制，大幅度改善馬達的功率因數(shù)，使電機能在最高效率下運轉(zhuǎn)。
因此，注塑機節(jié)能改造中采用的SP500W系列節(jié)能變頻調(diào)速器，可以通過變頻調(diào)速（不同工藝段在不同且適宜的頻率下運行）、動態(tài)功率調(diào)節(jié)及大幅度改善電機功率因數(shù)三方面途徑，來達到節(jié)能目的。
投資金額：
對注塑機進行節(jié)能改造，單臺350T注塑，其油泵機電為37KW，則全套節(jié)能裝置造價為18500元/臺。
投資回收期：
根據(jù)350T注塑機在現(xiàn)加工塑料件17秒件工作周期內(nèi)，各工藝段所用的時間及油泵電機負載電流計算，每小時消耗電量37KW第小時用電約25度。
如果按每月工作30天，每天工作24小時，每度電按0.6元收費，節(jié)電率按保守30%計算，每月節(jié)約電費為：25×24×30×0.6×30%=3240（元）。投資回收期：18500÷3240=5.8（月）即：大約5.8個月就可以收回全部投資。
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