变频在注塑机节能改造中的应用

1、变频改造在注塑行业发展趋势 
      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。目前绝大多数的注塑机都属于液压传动注塑机，液压传动系统中的动力由电动机带动油泵提供。在注塑的生产周期过程中，注塑机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠流量阀和压力阀调节不同工序所须的流量和压力。液压系统的负荷变化很大，由于定量泵不可调节输出功率，因此多余的能量只能在挡板、油路泄露、油的温升中消耗掉。这样既加剧了各种阀门的磨损，又造成油温过高，电动机噪声过大，以及机械寿命缩短等现象。并且通常在设计中，用户油泵电动机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。因此推广交流变频调速装置在注塑机上的应用，对于减少能源浪费、降低生产成本具有重要意义。 
2、注塑机变频改造的可行性分析 
2．1注塑机的生产工艺过程 
      注塑机通常采用液压传动，其结构包含注射装置、开合模装置、液压传动装置和电气控制装置，后者的作用是保证注塑机预定工序的要求（压力、速度、温度、时间、位置）和动作程序准确有效地工作。在传统的注塑机中液压传动装置主要由油泵、液压控制阀、压力电磁比例阀、流量电磁比例阀、各种不同的动作油缸、油泵电动机及其它液压附件和管道组成，液压传动系统中的动力由电动机带动油泵提供。其中，油泵绝大部分是定量油泵，电动机通常提供额定功率和转速，油泵将电动机所输入的机械能转变为压力能，然后向液压系统的液压元件输送具有一定压力和流量的液压油，满足液压执行机构驱动负载所需能量的要求。注塑机成型工艺是一个按照预定的周期性动作过程，即以合模—射嘴前进—射胶—保压—熔胶一冷却—开模一取出制品—将被注塑件放入模具中—合模后顶出等加工工序达到某件产品成型。     
2．2注塑机生产过程中的液压损耗 
      注塑机生产过程中的液压损耗主要由以下三部分组成： 
（1）溢流损耗 
      随产品及加工工序不同，各工序所需液压、流量、压力不同。对于油泵电动机而言，注塑机在注塑过程的负载是处于变化状忐。而油泵的流量是按照所需的最大流量来设计的．其原注塑油泵电动机以恒定的转速提供的液压流量，当注塑机所需的流量小于最大流量时，多余的液压将通过溢流阀回流，这一部分能量就损耗掉了。 
（2）节流损耗 
      当液压油流经阀的节流口时会有一定的压降，这就是节流损耗。由于方向阀的节流面积比较大，所以大部分的节流损耗发生在比例阀上。同时由于液压长期全速循环流动与液压件机械剧烈磨擦，造成油温过高、噪声过大、机械寿命缩短等不良现象。 
（3）设计余量损耗 
      通常在设计中，一般会考虑到共用性，设计时以最大容量为基础，因此用户油泵电动机设计的容量比实际需要高山很多．存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。 
2.3注塑机变频改造的可行性分析 
      注塑机的工序过程基本是相同的，大致可分为7个工序过程：合模、射胶、保压、熔胶、冷却、开模、顶出，每一个工序都需要不同的压力和流量，也就是说被加工的工件不都是在最大压力或流量下于作的．其压力和流量是靠压力比例阀和流量比例阀来调节的，通过调整压力或流量比例阀的开启度来控制压力和流量大小。然而在恒速运转中，各工序中油泵的输入功率并没有多大变化，若用变频器根据工作时所需的压力或流量参数同步成正比的自动调整油泵电动机的转速，从而实现对压力和流量的调节，这样把注塑机原来浪费在比例阀上的能量全部节约下来，达到了既节电又实用的经济效果。其具体效果表现在以下三个方面： 
（1）调速节能 
      根据注塑机的工艺要求，把总压阀、低压阀、一压阀、二压阀的开关信号经注塑机电脑板转换后加在变频器的输入端作为变频器的频率给定信号，使变频器的输出频率随比例阀的模拟信号成线形变化，在需要压力和流量较小的工艺过程中使电动机转速降低，从而降低电动机的输出功率，在冷却和半成品置入过程中可以让电动机停转，使电动机在整个负载范围内的能量损耗达到最小程度。 
（2）提高功率因数节能 
      无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是因为功率因数的降低导致电网有功功率的降低。普通定量泵注塑机的功率因数值在0.6～0.8之间，而使用变频调速装置后，由于变频器内滤波电容的补偿作用，使得功率因数提高到0.96以上，从而减小了无功损耗，增大了电网的有功功率。 
（3）软起动节能 
      由于原电动机为直接起动或Y一△降压起动，起动电流等于（4～7）倍的额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会增加电网容量要求，起动时产生的大电流和震动对设备的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软起动功能将使起动电流从零开始，最大值被限制