定義
注塑機液壓系統的負荷變化很大,由於定量泵不能調節輸出功率,因此多餘的能量只能在擋板、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,又造成油溫升高,電機噪音過大,以及機械壽命縮短等現象,並且通常在設計中, 注塑機用戶油泵電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,造成電能浪費。
SAJ-8000Y
注塑機工作原理:
電動機帶動油泵從油箱吸油並加壓輸出,經各種控制閥控制油的壓力、流量和方向,以保證工作機構以一定的力(或扭矩)和一定的速度按所要求的方向運動。從而實現注塑的各過程。
耗能所在:
定量泵注塑機油泵速度不可調 ,多餘的油經溢流排入油箱。
傳統定量泵注塑機通常在需要改變負載流量和壓力時,用閥門調節,這時輸入功率變化不大,大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上,產生溢流。
SAJ-8000Y變頻器可根據注塑機當前的工作狀態,如鎖模、射膠、熔膠、開模、頂針等階段以及壓力和速度的設定要求,自動調節油泵的轉速,調節油泵供油量,使油泵實際供油量與注塑機實際負載流量在任何工作階段均能保持一致,使電機在整個變化的負荷範圍內的能量消耗達到所需的最小程度,徹底消除了溢流現象,並確保電機平穩、精確地運行。
根據注塑機的工藝過程,畫出系統油壓P與時間t的關係圖如下圖:
由圖可見,合模和脫模,開模系統所需油壓較低,且時間較短;而注射,保壓,冷卻系統所需油壓較高,且時間較長,一般為一個工作周期的40%~60%,時間的長短與加工工件有關;間歇期更短,這也與加工工件的情況有關,有時可以不要間歇期。以上的圖只是一種簡單的近似表示,實際上,如果注射的螺桿用油馬達驅動,注射時的系統油壓會高一些。注塑機加工工件的重量,從數十克到數萬克不等,最大注塑機已到92000克。因此,注塑機就有中,小型和大型之分,加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個周期的時間也是不相同的;就是對同一台注塑機,加工工件的原料不同,各段工藝流程中所需的壓力和時間也是變化的。這些工藝參數的設定,是由現場技術員根據經驗數據和試驗的情況制定的。
從上圖可見,一個周期工作流程中,負載的變化導致系統壓力變化比較大,但油泵仍在50Hz運行,其供油量是恆定不變的,多餘的液壓油經溢流閥流回油箱,做無用功,白白地浪費了電能。對油泵進行變頻調速,將定量泵改變為類似變數泵的特性。系統所需壓力較高時,油泵電機50Hz運行,所需壓力較小時,變頻器降頻運行。電機輸出的軸功率與油泵的出口壓力和流量的乘積正比,油泵電機轉速降低後,輸出軸功率降低,就可以達到有效節能,一般節電率在20%~50%。
使用SAJ-8000Y變頻器同時可使注塑機油泵電機實現軟起動,提高電機的功率因數COS¢,動態調整注塑機馬達的輸出功率等達到節能的目的。
1、改造前
注塑機的耗電量與馬達性能、模具、原料等各種工況密切相關。依我們改造的經驗,負載率在60%左右,即市電運行實耗功率按油泵馬達功率的55%。故改造前該機油泵馬達每小時的耗電量為:
45KW X 55% = 24.75(度/小時)
電費計價¥0.85元/度,使用時間按每月30天,每天20小時,則每月注塑機油泵馬達部分的電費約為:
24.75度/小時X30天X20小時X ¥0.85元/度=¥12,622.5元/月
2、改造後
改造後注塑機的節電率按平均30%核算,則每月回收效益為:¥12,622.5 X 30% = ¥3,786元/月年回收效益為:¥3,786元/月 X 12月 = ¥45,432元
以上僅為舉例說明,具體數據以貴司試機實測數據為準。
工作原理
注塑機的能耗主要表現在電能消耗方面,按具體設備來劃分,大致可分為下列三個部分:
1、液壓系統油泵的電能消耗
2、加熱器的電能消耗
3、循環冷卻水泵的電能消耗
注塑機液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80%以上,降低其耗電量是注塑機節電的關鍵。注塑機液壓油泵大多採用葉片泵、柱塞泵和活塞泵,都是典型的容積式油泵,其供油量與油泵轉速成正比,在工頻50Hz恆速運轉狀態下,油泵的供油量是恆定不變的。
由於受到技術條件的限制,即油泵電機由工頻50Hz電源驅動恆速運轉,油泵供油量恆定,當注塑機的油量需求發生變化時,由安裝在油泵出口的溢流閥或比例閥來調節負載壓力和負載流量,滿足注塑機工況變化的需要。事實上,注塑機液壓系統是一個壓力和流量波動都較大的負載,在合模、鎖模、射膠、保壓、冷卻、開模、頂出等不同工作階段,其壓力和流量都要發生有規律的變化,典型的注塑機壓力和流量曲線如下圖所示。
從注塑機壓力圖和注塑機循環圖可以看出,在一個工作循環周期內,注塑機的實際壓力和實際流量是變化的,時大時小,有時幾乎為零。在實際流量較小時,油泵的供油量遠遠大於負載實際消耗量,供大於求,富餘的處於高壓狀態下的液壓油全部經溢流閥溢流。高壓狀態下的液壓油經溢流閥後放出大量熱能,這部分耗散的能量實際上是油泵電機從電網吸收電能中的一部分。小流量狀態維持的時間越長,所耗散的電能也就越大。因此,注塑機液壓系統存在嚴重的能源浪費問題。從上述分析中可知,注塑機液壓系統電能浪費問題的最直接原因就是油泵流量與負載流量需求不相適應,供大於求,造成高壓液壓油溢流,這是油泵轉速恆定不變所帶來的不良後果。針對此問題,我公司研製開發出注塑節電器能解決注塑機電能浪費問題。注塑機原有控制系統採用注塑機節電改造後,液壓油泵不再是工頻50Hz恆速運轉的,而是改由調速器進行啟停控制和調速運行,速度可以在0-50Hz範圍內連續可調,即油泵供油量可以在0-100%範圍內連續可調。在注塑循環過程中,智慧型控制單元自動檢測來自於注塑機控制系統的工作狀態信號,並對這些信息進行分析和計算,根據注塑機當前的工作狀態(開模、合模、射膠、回料、頂出等)對工作壓力及工作流量要求,自動控制調速器運行,從而調節油泵的轉速,使油泵實際供油量與注塑機的流量需求相一致,徹底消除溢流現象,節省電能消耗。
產品特點
高節電率
1、採用先進的微電腦控制技術,使定量泵變為節能型變數泵。
2、注塑機液壓系統與整機運行所需功率匹配,無高壓節流溢流能量損失。
3、節電率高達25%-65%。
高可靠性
1、保留注塑機原有控制方式 及油路不變。
2、計算機監控,發現故障及時聲光報警。
3、採用市電/節能運行控制方式,以備故障時不影響生產。
軟起動
1、減輕開鎖模震動,延長設備和模具的使用壽命。
2、減輕噪音,改善工作環境。
3、系統發熱明顯減少,油溫穩定,注塑機冷卻用水量可節省30%以上。
4、延長密封組件的使用壽命,降低停機維修率,節省大量維護費用。
操作簡易
與注塑機同步運行,無須任何調節。
高回報率
注塑機節電器的所有投資約6個月左右可通過電費節省回收。
適用對象
注塑機節電器可廣泛套用於各種類型的注塑機、擠壓機、油壓機及其它具有液壓泵的生產設備,既適用於老設備的節電技術改造,又適用於注塑機和擠壓機製造商為其產品進行配套。