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注塑机节能改造方案
日期: 2016-05-30
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1.引言

  注塑过程一般分为以下步骤:锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每一动作的完成都有时间、压力、速度、位置等几个参数的精密配合,也就是说在某一位置的位移都有相应的压力和速度,且在不同的位置和时间内其压力和速度都是可变的。同时每一动作完成后发出终止信号传送给程序控制器,程序控制器收到信号后才发出执行下一动作的指令。此外注塑机系统本身还存在一些弱点:

  (1)注塑机动作内部有着十分剧烈的突变过程:如锁模过程中,快速锁模→慢速低压护模→高压高速锁模的工况突变就很剧烈;又如注射过程中,慢速注射→快速→慢速→快速→慢速的

射胶过程工况也是很剧烈的,对机器的冲击非常大,影响了整个注塑系统的寿命。

  (2)动作油路制动达不到设计的精度,油路制动的开闭取决于电磁阀,而电磁阀的动作又取决于过程控制器提供的电压和电流,因大多数注塑机都没有死循环控制,阀的开闭精度就会大打折扣,尤其是阀的开闭程度在10%以下和90%以上时,某一动作在此状态下被执行很

难保证其稳定性和重复精度。

  (3)执行动作的油缸本身有油封破损,内泄现象,执行动作的可靠性和稳定性不高。这是由于多数时间内,负载的实际耗油量均小于油泵的供油量,造成高压状态下的液压油部分经溢流阀、比例阀等液压元件溢出。该溢流部分不仅未作任何有用功,而且产生热量,造成液压油发热,既耗能,又有害。采用注塑机的变频运行,就能很好的解决这些问题,既提高了整个注塑系统的精度和稳定性,减少巨大的机械冲击,延长系统使用寿命,又能够节约大量的电能。

2.注塑机变频节能原理

  对于塑料制品行业来说,电耗是其生产成本的主要部分,而注塑机是塑料制品厂的主要能耗设备之一,因此降低注塑机的能耗成为注塑行业降低成本、提高产品竞争力的有效途径。传统的注塑机是采用定量泵供油的,注塑过程的各个动作对速度、压力的要求也不一样,它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回油箱,在整个过程中,马达的转速是不变的,故供油量也是固定的,而由于执行动作是间隙性的,也并不可能是满负载

的,因此定量供油就有很大的浪费空间,据实测至少有50%左右。变频节能正是针对这一

浪费空间,实时检测来自注塑机数控系统的比例压力和比例流量信号,适时调整各个工况动

作所需的电机转速(即流量调节),让泵出的流量和压力,刚好能满足系统的需要,而在非动

作状态时(主要是在冷却状态),让电机停止运行,这样节能空间就进一步地增大了,故对注

塑机进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。

3.新科瑞C500矢量型变频器应用在注塑机节能改造上

  (1)信号的采集。变频器的运行启动信号取注塑机电脑的动作执行信号;变频器的速度控制信号取注塑机的压力比例阀模拟量信号(0-1A)。经变频器处理,每个动作对应相应的频率,自动调节油泵泵油速度,达到节能目的。

  (2)关闭溢流阀。溢流阀在非变频控制电机时是用来调节系统压力,在变频控制时应将其关闭,使变频器达到最佳节能效果。

  (3)新科瑞C500矢量型变频器具有响应速度快(0.5s左右的加减速时间),保护功能齐全(过流、过压、过热等30多种保护)。

注塑机节能改造方案

4.调试中常出现的问题及处理方法

 4.1调试前注意事项
注塑机变频节能电气改造相对比较简单,但在改造前应详细了解注塑机工况,熟悉注塑机工艺流程,调试时应注意以下事项:安装前查清注塑机原有电路接线方式,包括主电路和控制电路;仔细观察注塑机工频运行是否正常,油泵马达是否经常处于过载状态;根据注塑机的模具及注塑工艺观察注塑机节电改造的潜能;控制信号线路注意正负极性不要接反;信号线与主回路线要分开布线等。

 4.2调试常见问题及处理方法
由于注塑机工艺的特殊性,在改造中会遇到各种故障,以下为在注塑机变频改造中常遇到的问题及处理方法。
 (1) 变频器频率无变化
由于变频器采用注塑机阀控电流信号进行调速,变频器运行后出现频率显示为0.0(有的变频器显示为0)现象,其主要原因为信号极性接反;信号取错;信号接线端口与参数设定不符;注塑机辅助电源故障等,出现这种故障应先查明注塑机阀控制的类别是电流信号、电压信号还是脉冲控制信号(部分机型),及信号正负极性是否与变频器控制端子对应。
 (2) 油泵噪音大
变频器运行后有些注塑机会发出异常的噪音,这时应判断噪声源在何处,是来自电机还是油泵,若为油泵的噪音则可能原因有:注塑机液压油过少,有空气吸入;注塑机滤油器或油路阻塞;注塑机油泵叶片磨损较严重;遇到以情况应先检查注塑机油泵,排除故障后方可运行,另外当注塑处于低速高压工作状态时,也会出现油泵噪音异常情况,这时适当提高速度信号。
 (3) 温度控制干扰
注塑机变频器改造中常遇见的问题是改造后因干扰注塑机不能正常运行,注塑机加热单元采用热电偶检测温度,这种检测元件容易受谐波干扰,从而造成注塑机温度显示和控制不准确,这时可从以下方面排除干扰:尽量缩短变频器与注塑机电动机之间的连线,动力线用金属软管套装,动力线与温度检测线不要靠近走线;在变频器近端主回路线缆加装电抗器或磁环;变频器可靠接地;或给注塑机内部温控电偶供电电源加阻容滤波电路,如下图所示。

注塑机节能改造方案

  注塑机温度干扰滤波电路图


其中a+为热电偶端;b+接温度控制板,处理时即在温度检测(热电偶)线路中对称地加入以上阻、容元器件以消除干扰。

5.结语

  随着变频技术的成熟,变频器在注塑机改造中日渐得以广泛应用,实践证明注塑机采用变频控制节能效果明显,值得推广和应用。

 

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