前言
對于壓鑄(zhu)制品行業來說，電耗(hao)是其(qi)生產成本構(gou)成的(de)(de)主(zhu)要(yao)部分，而壓鑄(zhu)機是制品廠的(de)(de)主(zhu)要(yao)能(neng)耗(hao)設備之(zhi)一，人稱電老虎。因而降(jiang)低壓鑄(zhu)機的(de)(de)能耗成(cheng)為壓鑄行業(ye)降低成(cheng)本，提高產品(pin)競(jing)爭(zheng)力的有效途(tu)徑。
一、壓(ya)鑄行(xing)業簡述目前絕大多數(shu)的(de)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)機(ji)都屬于液(ye)壓(ya)傳動壓(ya)鑄(zhu)(zhu)機(ji)，液(ye)壓(ya)傳動系(xi)統中的(de)動力由電機(ji)帶動油泵提供。在壓(ya)鑄(zhu)(zhu)周期過程中的(de)變(bian)化，壓(ya)鑄(zhu)(zhu)機(ji)在不同(tong)工序(xu)下需(xu)要(yao)的(de)流量(liang)和壓力不(bu)同(tong)，必須依靠流量(liang)閥和壓力閥來調(diao)節不(bu)同(tong)工序(xu)所須的(de)不(bu)同(tong)流量(liang)和壓力。并且當負荷變化比較大時(shi)，由于定量泵不可調節輸出(chu)功(gong)率，因此多(duo)余的(de)能(neng)量只能(neng)消耗在(zai)擋板、油路泄漏(lou)、油溫的(de)升高(gao)中，也加劇了各種閥的(de)磨(mo)損、又造成油溫過(guo)高(gao)、電機噪音過大、以及機械(xie)壽命(ming)縮短等現象。并(bing)且通常在設(she)計電機的(de)容量時比(bi)實(shi)際需要(yao)高出很(hen)多，存在“大馬拉(la)小(xiao)車(che)”的(de)現象，造成電能的(de)大(da)量浪(lang)費。因此推廣變頻器在壓鑄機上的(de)應用，對于減少能源浪(lang)費具有重要意(yi)義(yi)。
二(er)、壓鑄機液壓系統原(yuan)理(li)概述
1、壓鑄機工作原理概述
全(quan)液壓式(shi)壓鑄機是一種(zhong)典型的周期(qi)性工(gong)作(zuo)制設備，在一個完整的工(gong)作(zuo)周期(qi)(工(gong)序過程)大致可分為鎖模(mo)，給湯，押射，抽芯，開模(mo)，頂針、冷卻(que)，蓄壓等幾個階段(duan)，各(ge)個階段(duan)都是通過油(you)泵馬達泵出(chu)液壓油(you)到各(ge)個油(you)缸(gang)推動傳(chuan)動機構完成(cheng)一系列(lie)動作，各(ge)個階段(duan)需要不同的壓力(li)和(he)流量。對于液壓(ya)(ya)系統來說，每個階段對壓(ya)(ya)力、流量的(de)要求各不一樣，而(er)油泵馬達的(de)功(gong)率(lv)是根據其(qi)運行過程中最大負載配(pei)置的(de)，而(er)壓(ya)(ya)鑄(zhu)機一個工(gong)(gong)作周期(qi)中(zhong)只有(you)高(gao)壓鎖模和押射(she)工(gong)(gong)作階(jie)段負載(zai)較(jiao)大，其他工(gong)(gong)作階(jie)段一般較(jiao)小，在冷卻過(guo)程(cheng)的負載(zai)幾乎為零。對(dui)于(yu)油(you)泵馬(ma)達而言，壓鑄(zhu)機過(guo)程是出于變化的負載狀態，在定(ding)量(liang)泵(beng)的液壓系(xi)統中，油泵(beng)馬達以恒定(ding)的轉(zhuan)速提供恒定(ding)的流量(liang)，而工作所需壓力和流量(liang)大小(xiao)是靠壓力比(bi)例(li)閥(fa)和(he)流(liu)(liu)量(liang)比(bi)例(li)閥(fa)來調節的，通(tong)過調整壓(ya)力或流(liu)(liu)量(liang)比(bi)例(li)閥(fa)的開度(du)來控(kong)制(zhi)壓(ya)力或流(liu)(liu)量(liang)大小。多(duo)余的液壓(ya)油通(tong)過溢流(liu)(liu)閥(fa)回流(liu)(liu)，此過程(cheng)稱為高壓(ya)截流(liu)，由它(ta)造成(cheng)的能量損失一般在(zai)50%左右。
2、壓鑄機(ji)節能改造原理(li)概述
由(you)壓(ya)(ya)鑄機(ji)工作(zuo)原(yuan)理得知(zhi)，高壓(ya)(ya)截(jie)流是油泵馬達耗能的浪費之處(chu)。我(wo)公司(si)生(sheng)(sheng)產的壓(ya)(ya)鑄機(ji)專用(yong)電流矢量變頻器(qi)利用(yong)這一特點，根據壓(ya)(ya)鑄機(ji)生(sheng)(sheng)產工藝的需(xu)求，采用變頻器調節油(you)泵(beng)馬達的轉速，根(gen)據壓(ya)鑄機(ji)工作(zuo)時所需(xu)的壓(ya)力(li)或流量參數及(ji)壓(ya)鑄機(ji)的動(dong)作(zuo)反饋信號同(tong)步控制壓(ya)鑄機(ji)的比例流(liu)量閥(fa)、比例壓(ya)力(li)閥(fa)實現壓(ya)力(li)和流(liu)量的自動調(diao)節，其效(xiao)果相當于將(jiang)定量泵(beng)改(gai)造成變量泵(beng)，使(shi)通過溢流(liu)閥(fa)的回流(liu)流(liu)量降到最(zui)低(di)，油泵(beng)輸出與整機運行所需(xu)壓力和流(liu)量(liang)相匹配，而且無高壓溢流(liu)能量(liang)損失。變頻(pin)器通過反饋信號跟蹤各個工作階段的壓力和流(liu)量(liang)變化，并(bing)自動調節油泵電機的轉速。這樣，油泵電機的電耗將跟隨輸出負(fu)載的變化而變化，從而可(ke)最(zui)大限度的節電，即經濟又實用。很多工(gong)廠通過改造，已取得(de)了顯著的(de)經濟效益。
3、壓鑄(zhu)機的(de)電(dian)能消耗
壓鑄機的(de)電能消耗主(zhu)要表現在(zai)以下幾個部分：
1）液壓系統(tong)油泵的(de)電能(neng)消(xiao)耗
2）加(jia)熱器的電(dian)能消耗
3）循環冷(leng)卻水泵的電能消耗
在(zai)壓(ya)鑄車(che)間內，一般多臺壓(ya)鑄機(ji)共用一臺冷卻水泵(beng)，其(qi)中(zhong)液壓(ya)油泵(beng)電(dian)(dian)機(ji)的(de)用電(dian)(dian)量(liang)占整個(ge)壓(ya)鑄機(ji)用電(dian)(dian)量(liang)的(de)80%以上(shang)，所以降低其(qi)耗電(dian)(dian)量(liang)是壓(ya)鑄機節(jie)能的關鍵。
三、壓鑄工(gong)藝說明
壓鑄機合模(mo)和脫模(mo)，開(kai)模(mo)系統(tong)所需油壓較低，且時間較短；而注(zhu)射，保(bao)壓，冷(leng)卻系統(tong)所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作(zuo)周期的(de)(de)40%~60%。每個(ge)階段(duan)時(shi)間的(de)(de)長短與(yu)加(jia)工工件有(you)關(guan)；間歇期(qi)(qi)長短也與(yu)加(jia)工工件的(de)(de)情況有(you)關(guan)，有(you)時(shi)可以不要間歇期(qi)(qi)。如果注(zhu)射(she)的(de)(de)螺桿用液油馬達驅動，注射時(shi)的(de)系(xi)統油壓會高(gao)一些。壓鑄(zhu)機加(jia)工工件(jian)的(de)重量，從數十(shi)克到數萬克不等。因(yin)此，壓鑄(zhu)機就有中小型和大型之(zhi)分，加(jia)工(gong)數(shu)十克的小工(gong)件(jian)和加(jia)工(gong)數(shu)千克的大工(gong)件(jian)一(yi)個周期(qi)的時間也是不(bu)相同(tong)的，就(jiu)是對同(tong)一(yi)臺(tai)壓鑄機，加(jia)工(gong)工(gong)件(jian)的原料(liao)不(bu)同(tong)，各(ge)段工(gong)藝流程(cheng)中(zhong)所需(xu)的(de)壓力(li)和時間也是需(xu)要改變的(de)。
四、節能(neng)效益(yi)預估(gu)
1、評(ping)估依據：
電機使用效率(lv)預估70%，電機節電率(lv)預估35%-45%，改造總功率(lv)22KW×5臺=110KW；電費單價0.7元/度(du)，每天(tian)工(gong)作24小時，每月工(gong)作30天(tian)，每(mei)年工作12 個月，開機率85%。理想節電率={1-(30/50)3}*100%=(1-0.216)*100%=78.4%
據(ju)我們估計保(bao)守節(jie)電率(lv)應(ying)該在(zai)45%左右。
2、效益評估：
每天節約電(dian)量(liang)=電(dian)機(ji)功率(lv)(lv)×電(dian)機(ji)使用(yong)效率(lv)(lv)×節電(dian)率(lv)(lv)×24 小(xiao)時(shi)×開機(ji)率(lv)(lv)=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度
每月(yue)節(jie)約電(dian)費=628.3×30×0.7=13194.7元
每年節約電費=13194.7×12=158336.4元(yuan)
3、投(tou)資總成(cheng)本(ben)：
投(tou)資總(zong)成(cheng)本=電機功率×1.2 倍×單(dan)價=110KW×1.2×1000 元/KW=132000元
4、投資回收(shou)期(qi)：
投資(zi)回收(shou)期=投資(zi)成(cheng)本÷月(yue)節省(sheng)電費=132000元÷13194.7元=10月(yue)
五(wu)、設備選(xuan)型及日常維護
選用普傳PI9000系(xi)列高性(xing)能電(dian)流矢(shi)量(liang)變頻器，根據壓鑄機(ji)主油泵電(dian)機(ji)的功(gong)率(lv)匹(pi)配同(tong)功(gong)率(lv)的即可。
變(bian)頻器內部(bu)核(he)心器件均采用進口元件，保證變(bian)頻器的(de)質量及在正常使用情(qing)況下的(de)使用壽命(ming)。
1、變頻器散熱(re)風(feng)扇(shan)及(ji)柜體的散熱(re)風(feng)扇(shan)平均壽(shou)命為2 年，請注意日常清潔、防止積塵堵塞(sai)。
2、變頻器(qi)濾波(bo)電(dian)解電(dian)容(rong)正(zheng)常(chang)使用情(qing)況下壽命為3—5 年，請注意到期聯系更換。
3、安(an)裝地點要盡量(liang)遠離潮濕、粉塵，嚴禁(jin)有金屬粉塵。
六、改(gai)造后效(xiao)果
高節(jie)電率：改造(zao)后，使定(ding)量(liang)泵變為節(jie)能型變量(liang)泵，壓(ya)鑄機液壓(ya)系統與(yu)整機運行所需功率基本(ben)匹配(pei)，無高壓(ya)節(jie)流(liu)、溢流(liu)能量(liang)損(sun)失，節(jie)電率可達20%～60%。
高效率(lv)：改(gai)造前功(gong)率(lv)因數一般(ban)為0.5～0.8，改(gai)造后(hou)可達0.96 以上，故能顯著提高電網(wang)功(gong)率因數，降(jiang)(jiang)低無功電流，從而(er)降(jiang)(jiang)低線路損耗。對供(gong)電設備而(er)言，則起到了增容的作用。
高可靠(kao)性：保留壓(ya)鑄機原有(you)控制方式及(ji)(ji)油路(lu)(lu)不(bu)變做備用，出現(xian)故障及(ji)(ji)時報警，具(ju)有(you)過壓(ya)、過流、過載、過熱、欠壓(ya)及(ji)(ji)對(dui)地(di)短(duan)路(lu)(lu)等多種保護(hu)，還可有效地保護(hu)油(you)泵電(dian)機。采用市電(dian)/節能(neng)運行(xing)控制方式，一旦故(gu)障時不影響生(sheng)產。
延長(chang)機械(xie)壽(shou)命、改善環境：軟起動(dong)減輕開機鎖(suo)模(mo)震動(dong)，延長(chang)設(she)備和(he)模(mo)具(ju)的使用(yong)壽(shou)命、減輕噪音。改善工作環境，系統(tong)發熱(re)明顯減少，油溫(wen)穩定，冷卻用水量(liang)可節省(sheng)30%以(yi)上。延(yan)長密封組件的使用壽(shou)命，降低停機維修機會，節省(sheng)大量(liang)維護費用。
七、結論
節(jie)電(dian)就(jiu)是創造(zao)(zao)(zao)效益(yi)，整個用電(dian)系(xi)統節(jie)電(dian)改造(zao)(zao)(zao)后達到一(yi)次投資，長期受益(yi)。這(zhe)項節(jie)電(dian)改造(zao)(zao)(zao)在減少電(dian)費的同時，也為壓(ya)鑄機提供(gong)優良的安全保護作用，將(jiang)有利于保護電機、電子元(yuan)件(jian)、開關元(yuan)件(jian)等設(she)備的使用壽命，還可起到電機軟啟動(dong)的作用，減少設(she)備投資成(cheng)本、維護成(cheng)本，提高企業生產(chan)效率，增創(chuang)企業效益。提升(sheng)企業產(chan)品(pin)市(shi)場(chang)競爭力。
