一、概述(shu)
注(zhu)塑(su)機、擠出機是(shi)塑(su)膠(jiao)行業(ye)的主(zhu)要(yao)生產設備，同時也(ye)是(shi)主(zhu)要(yao)的耗(hao)電設備，被人(ren)們稱為“電老(lao)虎(hu)”，其用(yong)(yong)電量(liang)占(zhan)企業(ye)生產用(yong)(yong)電的80%左右。注塑機耗電(dian)大，一方面造成(cheng)全社會電(dian)能的巨大浪費，另一方面造成(cheng)企(qi)業生(sheng)產成(cheng)本居高不(bu)下，產品缺乏競爭優勢，嚴(yan)重影響企(qi)業的經濟(ji)效(xiao)益。
注(zhu)塑(su)(su)機的(de)(de)(de)工藝過(guo)程一般(ban)分(fen)為(wei)鎖模、射膠、熔膠、保(bao)壓(ya)、冷卻、開模等幾(ji)個階段(duan)，各個階段(duan)需要不(bu)同的(de)(de)(de)工作壓(ya)力和流(liu)量(liang)。對于油(you)泵(beng)馬達而言，注(zhu)塑(su)(su)過(guo)程是處于變化的(de)(de)(de)負(fu)載狀態。在定量(liang)泵(beng)的(de)(de)(de)液壓(ya)系統中，油(you)泵(beng)馬達始終(zhong)以恒定的(de)(de)(de)轉速提供恒定的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)，多(duo)余(yu)的(de)(de)(de)液壓(ya)油(you)通過(guo)溢流(liu)閥回流(liu)，此(ci)過(guo)程稱(cheng)為(wei)高壓(ya)節流(liu)。據統計高壓(ya)節流(liu)造成的(de)(de)(de)能量(liang)損失高達25-60%。同時，由于液壓長(chang)期的(de)全速循環流動，與(yu)液壓件、機械(xie)件的(de)劇烈磨擦，造(zao)成(cheng)油溫(wen)過高、噪音(yin)過大、機械(xie)壽命縮(suo)短的(de)現象。
在注塑(su)機(ji)工序一個(ge)完整的過程中，各種型號(hao)的注塑(su)機(ji)，它的工序過程是相同的，大致是五(wu)個(ge)工序過程。
從上(shang)圖可知注塑機(ji)不(bu)同(tong)的(de)工序過程中壓力和(he)時間是(shi)這樣分布的(de)：
（1）送模具過程：壓力低，時(shi)間較(jiao)短。
（2）合(he)模具(ju)過程：左(zuo)右兩個模具(ju)相(xiang)接直至完全閉合(he),壓力略高(gao)，時間不長。
（3）保壓(ya)過程：送料(liao)至模腔，直到(dao)成型，固(gu)化(hua)。壓(ya)力較(jiao)高，時間(jian)較(jiao)長，約占一件產品(pin)制造時間(jian)的40—60％。
（4）脫模(mo)具過程：加工成型,開啟(qi)模具,脫模，取出(chu)加工件。壓力略高，時間(jian)不長。
（5）退(tui)模具過程：加工件取出，模具后退(tui)原(yuan)位(wei)，進行輔助工作后，待再次加工。壓力低，時間較短(duan)。
對同一臺注塑(su)機，加工不(bu)同的塑(su)料件，其壓(ya)力（P）與時(shi)間（t）長短(duan)是各不相同的。由于(yu)加(jia)工件模具的復雜性(xing)，使(shi)用不同的塑料，一個加(jia)工件的總(zong)用料量，有否嵌(qian)件等有關。具體參數設定，一般由工程技術人員經過測試(shi)后才能確定。
二、注塑機節能的原理(li)及可行性分(fen)析
一臺通用注(zhu)(zhu)塑(su)機(ji)設備，在(zai)一個完整的(de)(de)注(zhu)(zhu)塑(su)過(guo)程中的(de)(de)鎖模(mo)、射膠、充填(tian)、熔(rong)膠、冷卻、開模(mo)等階段對壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)要(yao)求各不相同，開模(mo)階段只(zhi)需保證較小的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)即可，但在(zai)熔(rong)膠、冷卻時卻需要(yao)較大(da)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)，以保證產品(pin)質量及生(sheng)產率(lv)。根(gen)據注(zhu)(zhu)塑(su)機(ji)原理，我們(men)知(zhi)道(dao)電機(ji)轉(zhuan)速越高，注(zhu)(zhu)塑(su)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)也就越大(da)，所(suo)以通過(guo)變頻器對注(zhu)(zhu)塑(su)機(ji)電機(ji)進行調(diao)速實現變壓(ya)(ya)(ya)節(jie)能是完全可行的(de)(de)。
當前大(da)多(duo)數(shu)注塑機生產商(shang)家未(wei)采用節能變頻(pin)器技術，還是(shi)采用的Y/△啟動(dong)，由(you)工頻(pin)電網直(zhi)接供電，啟動(dong)電流大(da)，且浪費電能；如采(cai)用變(bian)(bian)頻(pin)調(diao)速調(diao)壓(ya)的(de)方式則可實(shi)現注塑機(ji)電機(ji)的(de)軟啟動(dong)，并可根據各個不同工藝段(duan)的(de)壓(ya)力需求自動(dong)改變(bian)(bian)運行頻(pin)率，達到節能增效的(de)目的(de)。這些功能可通過變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)的(de)壓(ya)力模擬反饋或(huo)多段(duan)速度的(de)調(diao)節方式來實(shi)現。具(ju)有投資回(hui)收快的(de)特(te)點(dian)。
1.理論(lun)原理
油泵的輸出功率：pt=p×Qt=p×v×n (1)
油泵的理論轉(zhuan)矩(ju)：Tt=1/2π×p×V (2)
P為壓力，Qt為流量，V為油泵排量，n為油泵的轉速，將(2)式代入(1)式得(de)：
Pt=2π×Tt×n (3)
如(ru)果忽(hu)略(lve)機械(xie)能到液壓能轉換過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)能量(liang)損失，則可(ke)近似(si)認為(wei)油泵的(de)輸(shu)出(chu)功率(lv)等(deng)于電(dian)機的(de)輸(shu)出(chu)轉矩(ju)與電(dian)機轉速的(de)乘積。因此(ci)可(ke)以看出(chu)，當(dang)系統要求低流量(liang)時，系統需要的(de)功率(lv)其(qi)實(shi)是(shi)非常低的(de)。但是(shi)實(shi)際情況卻是(shi)，由于電(dian)動(dong)機始(shi)終運行在工頻50Hz狀態上(shang)，并不(bu)能(neng)(neng)(neng)根據實際的需求(qiu)來降低(di)其轉速，從而減小流(liu)量(liang)。因(yin)此多余的液(ye)壓(ya)油(you)(you)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)通(tong)過比例流(liu)量(liang)閥流(liu)回油(you)(you)箱，造(zao)成能(neng)(neng)(neng)源的白白浪費。
2、油泵變頻調速節電運行
從圖2注塑(su)機的P=f(t)工序(xu)過程(cheng)中看出，在不(bu)同時間(jian)段，它的主油(you)泵壓(ya)力是(shi)變化的，而(er)且起伏較大(da)，這就存在節能的可能性，且潛(qian)力較大(da)。據統計，注(zhu)塑機節電(dian)率一般可達(da)25%-60%。眾所周知注塑(su)機未使(shi)用(yong)變頻器時(shi)，主泵的電動機始終恒速運行，是極(ji)不經濟的運行的方式。
采(cai)用注塑機節電控(kong)制器，將(jiang)控(kong)制比例流量閥的(de)電流信號（0-1A），按每個生產工藝(yi)階段設定的流(liu)量(liang)比例，得到(dao)0-1A 的(de)比(bi)例信(xin)號(hao)去打開(kai)電磁閥的(de)比(bi)例開(kai)度(du)，以提供(gong)(gong)系統所(suo)需的(de)壓力(li)。多(duo)(duo)余的(de)流量(liang)通過(guo)溢(yi)流閥溢(yi)流掉。把(ba)比(bi)例流量(liang)信(xin)號(hao)連(lian)接到注(zhu)塑機(ji)(ji)節電控(kong)制器作(zuo)為驅(qu)動(dong)指令，控(kong)制油壓驅(qu)動(dong)電機(ji)(ji)的(de)轉速，油泵只補充油路(lu)中所(suo)消耗的(de)部份，油泵電機(ji)(ji)按比(bi)例指令運轉相(xiang)應轉速，輸出相(xiang)應的(de)流量(liang)，以提供(gong)(gong)系統所(suo)需的(de)壓力(li)。即需要(yao)多(duo)(duo)少提供(gong)(gong)多(duo)(duo)少，在源頭上(shang)讓它不產生浪費(fei)，因此(ci)用變(bian)頻節電系統在注(zhu)塑機(ji)(ji)的(de)整(zheng)過(guo)生產過(guo)程中都(dou)具(ju)有(you)明顯的(de)節電效果(guo)，從而能(neng)夠(gou)較大幅度(du)節能(neng)省電，為用戶帶(dai)來可(ke)觀的(de)經(jing)濟效益。
根據上述動作(zuo)，按時間(jian)先(xian)后程序可將注(zhu)射(she)機(ji)工作(zuo)過(guo)程繪成(cheng)曲(qu)線(xian)圖
三、PI9000改造(zao)方案簡述
目(mu)前在(zai)一些(xie)注塑機已(yi)采用(yong)了變頻(pin)節能技術，收到了節能、超靜(jing)、高效(xiao)和可靠的顯著效(xiao)果，且能大大減少注塑機的用(yong)電量，這已(yi)在(zai)眾多注塑機用(yong)戶中得到了非常好(hao)的評(ping)價與信賴。通過一些(xie)專家的測試和改(gai)良，注塑機的變頻(pin)節能技術已(yi)日趨完善。
本方案是將注塑機主控制(zhi)器(qi)的(de)流(liu)量閥(fa)或壓力(li)閥(fa)的(de)信號轉換變頻器(qi)接受的(de)0~10v信號給變頻器，以達到根據工(gong)藝需要調節(jie)油壓的(de)目的(de)。
這種(zhong)方式(shi)是(shi)種(zhong)較為通用(yong)(yong)的做(zuo)(zuo)法(fa)，一(yi)些技改同行將(jiang)信號變換及控(kong)制系統做(zuo)(zuo)成一(yi)種(zhong)較為通用(yong)(yong)的電(dian)路板，以簡化技改電(dian)路的設計；根據普(pu)傳變頻(pin)器的特點也可采(cai)用(yong)(yong)通用(yong)(yong)控(kong)制板的做(zuo)(zuo)法(fa)。
參(can)數設置：取(qu)流量和壓力兩路信號的(de)絕對(dui)值的(de)最(zui)大值設定頻率：
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功(gong)能(neng)碼 |
功能碼值 |
說明 |
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F0.03 |
2 |
模擬量AI1設定 |
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F0.04 |
3 |
模擬量AI2設定 |
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F0.07 |
21 |
頻率主輔關系：Max（主，輔） |
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F0.11 |
1 |
端子臺(tai)控制(zhi) |
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F0.13 |
0.5 |
第一加速(su)時(shi)間(jian) |
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F0.14 |
0.5 |
第一(yi)減速時間 |
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F1.12 |
1.02V |
模擬量(liang)下限（根(gen)據流量(liang)和壓(ya)力零(ling)信號，變(bian)頻器頻率校零(ling)） |
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F1.14(F1.18) |
6V |
根據現場工(gong)藝調(diao)節此參(can)數可適當調(diao)節電機輸出(chu)力度(du) |
四、注塑機變頻改造應(ying)意的(de)幾個問題
1、注塑機變頻改(gai)造過程(cheng)中應注意的幾個(ge)問題：
①必(bi)需是采用(yong)定量泵的(de)注塑機才可進行變頻節(jie)能改造(zao)。
②變量泵不用進行變頻節能改(gai)造(zao)。因為變量泵本身已帶(dai)有(you)一定的節能效果，增加變頻器不能體現(xian)出它的優(you)勢。
③一(yi)般情況下，繼電(dian)器控制(zhi)的(de)注塑機速度(du)是采用手(shou)調(diao)節流量閥控制(zhi)速度(du)的(de)，進(jin)行(xing)變頻(pin)節能改造(zao)的(de)效果并不(bu)理想。對小型注塑機也因對變頻(pin)器響應速度(du)的(de)特別要求，需(xu)慎進(jin)行(xing)變頻(pin)節能改造(zao)。
2、安裝變頻節能裝置應注意(yi)的問(wen)題：
①一般(ban)采(cai)用獨立電(dian)箱的方(fang)法(fa)，也可做成(cheng)工頻-變頻雙回路的形(xing)式。
②可以(yi)懸掛于墻邊或機(ji)器(qi)的(de)某一部位(wei)。
③為加強電機散(san)熱效果，可在電機尾部加裝風扇。
3、操作使用時應注意的(de)問題：
一般情況下，安裝節能(neng)變頻器不會(hui)影響注(zhu)塑機的操作使用方式，為(wei)保證生(sheng)產效率，某些工藝(yi)參數卻需要作調整。
五、注(zhu)塑機(ji)變頻節能率及投資回本期
根據大量的現場(chang)測試，一般注塑(su)機油泵(beng)電(dian)(dian)機在市電(dian)(dian)運(yun)行情(qing)況下因各工(gong)序(xu)所耗功率不同，節電(dian)(dian)效益隨單機使(shi)用時(shi)間增長而增長。
1、注塑機變頻改造一般節(jie)電(dian)率為25-65%之間(jian)，注塑周期越(yue)長節電率越(yue)高，冷卻(que)時間(jian)越(yue)長，節能率也越(yue)高。
2、投(tou)資回本期：一般來說，變頻節能改造(zao)投(tou)資在6-12個月能收(shou)回成本，而且使用率(lv)越高，回本越快。
投(tou)資回(hui)收期：
36臺機器總功率985KW，如果(guo)按每(mei)月工(gong)作30天，每天工作20小時，按節電(dian)效率保守(shou)按35%計算，每臺(tai)機(ji)器負載按65%，每度(du)電按(an)0.8元收費。
36臺機器每月可以節約電費：985*30*20*0.8*35%*65%=107562元/月
36臺機器一年可以節約電費：107562元(yuan)/月*12月=1290774元/年
案例一 ：深圳龍(long)崗(gang)某電子廠
注塑機(ji)為：臺灣(wan)贊揚(yang)公司(si)的CY-250系列，電(dian)機功率為3.7KW ，變頻(pin)改造具體情(qing)況如表：
從(cong)上表(biao)分析可(ke)知，工頻(pin)運行時平均每小(xiao)時用電量為2.58KW/h ，變頻運行(xing)時平均(jun)每小時用電量為1.4KW/h，當地電費是0.75元每度，按每天平(ping)均(jun)工作20小時，每(mei)月工作28天計算得：
節電率為：（ 2.58-1.4 ）/2.58 = 45.7%
工頻運(yun)行(xing)是每年電費為： 2.58 ╳ 20╳28╳12╳0.75=13003.2元
變頻運行是每年電(dian)費(fei)為： 1.4 ╳ 20╳28╳12╳0.75=7056元
每年節省電費(fei) 5947.2元
結論(lun)：
理論分析與(yu)實際測得(de)：注塑(su)機變頻節能改造(zao)以后有以下(xia)幾(ji)種優點：
1.節能降耗、降低成本。
2.滿足各工況工藝(yi)要求，提高了產品質量、產量。
3.實現了軟起(qi)動，對電網、變壓器無起(qi)動電流沖擊。
4.減少對機械的沖擊、磨損、延長機械壽命。
5.相對地降低(di)了油溫和油泵噪音(yin)。
