星辰伺服在注塑機伺服節(jié)能改造中的應(yīng)用

摘 要 將星辰注塑機專用交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用到注塑機伺服節(jié)能改造當(dāng)中，實現(xiàn)壓力、流量雙閉環(huán)控制，取得顯著的節(jié)能效果，達(dá)到注塑機節(jié)能改造的目的。

關(guān)鍵詞 節(jié)能；注塑機改造；伺服系統(tǒng)；合同能源管理

中圖分類號 TH 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)061-0097-01

注塑機是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備，市場存量和增量巨大，是有名的“電老虎”，耗電量大，電能浪費嚴(yán)重。傳統(tǒng)定量泵注塑機通常在需要改變負(fù)載流量和壓力時，用閥門調(diào)節(jié)，這時輸入功率變化不大，而有效的功率卻很小，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上，產(chǎn)生溢流，造成大量的能源浪費。隨著伺服節(jié)能型注塑機的性能和節(jié)能效果得到市場認(rèn)可后，傳統(tǒng)定量泵注塑機的伺服節(jié)能改造逐漸成為新的市場熱點，借著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施，在長三角和珠三角地區(qū)出現(xiàn)了以合同能源管理方式進(jìn)行的注塑機伺服節(jié)能改造項目。

1 注塑機伺服節(jié)能改造原理

注塑機液壓系統(tǒng)是一個壓力和流量波動都較大的系統(tǒng)，注塑機的工藝過程一般分為合模、鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、松模、開模、取出等幾個階段，在不同工作階段壓力和流量波動都比較大。多數(shù)時間負(fù)載的實際耗油量均小于油泵的供油量，造成高壓狀態(tài)下的液壓油多余部分經(jīng)溢流閥流回油箱，特別在冷卻階段，液壓系統(tǒng)零壓力、零流量造成電機空轉(zhuǎn)，液壓油不斷經(jīng)過油泵對溢流閥和管壁做功從而產(chǎn)生熱量，既浪費大量能量，又對液壓系統(tǒng)有害。在注塑機伺服節(jié)能改造中，我們把傳統(tǒng)的異步電機+定量泵系統(tǒng)改成伺服電機+螺桿泵（或齒輪泵等），根據(jù)注塑機當(dāng)前的工作狀態(tài)，在不同工作階段，如鎖模、射膠、熔膠、開模、頂針等階段以及壓力和速度的設(shè)定要求，自動調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)油泵供油量，使油泵實際供油量與注塑機實際負(fù)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(fù)荷范圍內(nèi)的能量消耗達(dá)到所需的最小程度，徹底消除了溢流現(xiàn)象，并確保電機平穩(wěn)、精確地運行，使注塑機運行于最佳節(jié)能狀態(tài)。

2 星辰伺服系統(tǒng)的特點

針對注塑機行業(yè)特點，星辰科技設(shè)計制造了注塑機專用交流伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的壓力、流量雙閉環(huán)控制，提高生產(chǎn)效率，取得較高的節(jié)能效果。

2.1 高節(jié)能

在普通伺服節(jié)能基礎(chǔ)上多節(jié)能10%，與葉片泵相比節(jié)能最高達(dá)90%，與變量泵相比最低節(jié)能50%，合同能源管理客戶每臺改造機每月可增加近千元收益。

2.1.1 高效的動能回收系統(tǒng)

內(nèi)置大容量功率電容，可將電機快速下降時的動能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，下次加速時再次釋放，制動單元動作時間少。

2.1.2 電機最佳效率點自動跟隨

國內(nèi)唯一自主研發(fā)和生產(chǎn)配套注塑機專用伺服驅(qū)動器和伺服電機的企業(yè)，從設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)試每個環(huán)節(jié)確保系統(tǒng)的高效一直，獨特的電機最佳效率點自動跟隨技術(shù)，使伺服系統(tǒng)始終處于高效狀態(tài)，可以大大提高設(shè)備的節(jié)能指標(biāo)。

2.1.3 節(jié)省液壓油冷卻系統(tǒng)的消耗，降低液壓管路故障率

傳統(tǒng)注塑機由于高壓節(jié)流的存在，油溫迅速上升，導(dǎo)致油體變稀、管路軟化、漏油等，所以必須對液壓油進(jìn)行冷卻，這需要消耗相當(dāng)大的功率。使用星辰伺服后，絕大多數(shù)工況下，在自然冷卻下，液壓油溫升小于6℃，可以節(jié)省冷卻系統(tǒng)功耗，并有效降低液壓系統(tǒng)的故障率。

2.2 高精度

萬倍調(diào)速比和高響應(yīng)速度大大提高注塑精度

2.2.1 高位置重復(fù)精度

星辰伺服的高抗擾動能力和高響應(yīng)速度保障了開模、合模、射膠終點等位置的重復(fù)精度可達(dá)到±0.1 mm，配合高響應(yīng)速度的電腦，多段速度射膠終點位置偏差可保證0.1 mm。

2.2.2 高壓力控制精度

星辰伺服的高響應(yīng)，壓力閉環(huán)控制模式使系統(tǒng)壓力非常穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)的壓力波動量低于±0.2 bar，提高了塑料產(chǎn)品的成型質(zhì)量。

2.2.3 降低產(chǎn)品平均重量

在保證100%成品率的同時，可降低產(chǎn)品重量，降低原料成本。

2.3 高產(chǎn)能

高轉(zhuǎn)速、高響應(yīng)速度使注塑機效率最高提升25%

2.3.1 高轉(zhuǎn)速帶來高效率

星辰伺服將電機進(jìn)行恒功率升速，在保持油泵低速大壓力的同時提高油排量。

2.3.2 高響應(yīng)速度

星辰伺服響應(yīng)速度快，壓力上升時間的流量上升時間快至30ms，提高了液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少了動作轉(zhuǎn)換時間，加快整機的運行節(jié)拍。

2.4 超強爆發(fā)力

0 rpm-2 000 rpm加速度時間只需要30 ms，瞬間加速，爆發(fā)力強勁。

2.5 系統(tǒng)噪聲低、振動小

伺服節(jié)能型注塑機系統(tǒng)噪聲遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)注塑機，伺服電機運行平穩(wěn)，大大改善了注塑機操作環(huán)境。

3 改造案例及節(jié)能效果

廣東某節(jié)能服務(wù)公司以合同能源管理方式對海天HTF160W1注塑機進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)能效果明顯。該注塑機原來使用普通電機和定量泵，改造后使用星辰伺服系統(tǒng)和齒輪泵，根據(jù)注塑機對壓力和流量的需求選擇NAS4D360XZ型伺服驅(qū)動器和190B12K4-A1XNG1型伺服電機，齒輪泵排量為40 cc/r。該注塑機生產(chǎn)的是AS材料的圓瓷蓋，節(jié)能改造前后能耗參數(shù)見表1。

節(jié)能效果分析：

小時節(jié)能率：（改造小時能耗-改造后小時能耗）÷改造前小時能耗=75%；

年節(jié)能收益：31 395.8元（按電價0.8元/kW·h，每年工作320天計算）；

4 結(jié)束語

在注塑機伺服節(jié)能改造中使用的星辰注塑機專用交流伺服系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的壓力、流量閉環(huán)控制，提供生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，取得顯著地節(jié)能效果，實現(xiàn)星辰科技、節(jié)能服務(wù)商和節(jié)能改造業(yè)主的多贏，創(chuàng)造巨大的社會效益。

參考文獻(xiàn)

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