導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機(jī)械安全論文>>正文

注塑機(jī)變頻節(jié)能改造

文檔作者：鐘燕輝文檔來(lái)源：河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月12日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?1.33 MB 共3頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁(yè)]

本文件共3頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大小：1.33 MB 共3頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：淺析安全閥選型設(shè)計(jì)

上一篇：安全閥配管設(shè)計(jì)

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

２０１４年２月
第４２卷第４期
機(jī)床與液壓
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｆｅｂ２０１４
Ｖｏｌ４２Ｎｏ４
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０４０４１
收稿日期：２０１３－０１－２１
作者簡(jiǎn)介：鐘燕輝（１９８２—），男，碩士，講師，現(xiàn)主要從事高分子材料加工成型及模具設(shè)計(jì)與開發(fā)的教學(xué)及研究工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｙｚｈｏｎｇｙｈ＠１６３ｃｏｍ。
注塑機(jī)變頻節(jié)能改造
鐘燕輝
（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源５１７０００）
摘要：介紹了電液控制注塑機(jī)的變頻節(jié)能原理和改造方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)例表明注塑機(jī)變頻調(diào)速改造后的節(jié)電效果顯
著，值得應(yīng)用和推廣。
關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；變頻調(diào)速；節(jié)能改造
中圖分類號(hào)：ＴＱ３２０５　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ｂ　　文章編號(hào)：１００１－３８８１（２０１４）４－１２５－２
　　注塑機(jī)是塑料加工行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，一
臺(tái)注塑機(jī)的電動(dòng)機(jī)少則幾千瓦、十幾千瓦，多則上百
千瓦，生產(chǎn)過(guò)程耗電量大，且電能浪費(fèi)也不容忽視。
注塑機(jī)在成型一個(gè)塑件的全部工序中，有些工序電動(dòng)
機(jī)在空轉(zhuǎn)，另一些工序電動(dòng)機(jī)不必輸出全功率，這就
使得注塑生產(chǎn)企業(yè)每天有約３０％左右的電能被白白
浪費(fèi)。由于工業(yè)生產(chǎn)電價(jià)昂貴，電費(fèi)在塑膠生產(chǎn)企業(yè)
成本中占有相當(dāng)大的比重，注塑機(jī)的電能浪費(fèi)問(wèn)題一
直困擾著廣大塑膠制品生產(chǎn)企業(yè)，已經(jīng)成為影響企業(yè)
生產(chǎn)效益的重要因素。
１　注塑機(jī)變頻節(jié)能的可行性分析
注塑機(jī)進(jìn)行注塑產(chǎn)品生產(chǎn)是一個(gè)周期性的間歇式
生產(chǎn)過(guò)程，一般按照一個(gè)預(yù)定的工序步驟，如鎖?！?
噴嘴進(jìn)→注射→保壓→冷卻→熔料→開?！敵稣?
開。傳統(tǒng)的電液式控制注塑機(jī)一般采用三相異步電動(dòng)
機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，設(shè)備開啟，電動(dòng)機(jī)即按照額定功率轉(zhuǎn)
動(dòng)，驅(qū)使定量泵定量定壓地向液壓系統(tǒng)供油。而注塑
機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)不同的生產(chǎn)階段所需的注塑壓
力并不是一個(gè)恒值，而是一個(gè)壓力波動(dòng)較大的變量。
其中鎖模、射膠、熔料所需壓力較大，而冷卻等階段
所需壓力較小。這樣，當(dāng)油泵輸出的定量定壓的液壓
油大于所需工序階段壓力時(shí)，多余的液壓油就由高壓
節(jié)流回流掉，造成大量的能耗浪費(fèi)，而且還會(huì)造成縮
短注塑機(jī)壽命等不利影響［１］。
通過(guò)對(duì)注塑機(jī)工作原理的分析，對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行變
頻節(jié)能改造，可極為有效地降低這一能耗。注塑機(jī)安
裝變頻器后，可實(shí)時(shí)采集來(lái)自塑機(jī)程控系統(tǒng)的各生產(chǎn)
過(guò)程信息，通過(guò)程控信號(hào)轉(zhuǎn)換器后將信號(hào)放大，傳送
給變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速和實(shí)際工作需
要的壓力流量相符，減少高壓回流，從而達(dá)到節(jié)能目
的。
２　注塑機(jī)變頻節(jié)能改造的方案設(shè)計(jì)
２１　系統(tǒng)調(diào)速控制設(shè)計(jì)及工作原理
對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造主要適用于采用比例
閥液壓油路系統(tǒng)的定量泵注塑機(jī)，包括常見(jiàn)的單泵、
雙聯(lián)泵、三聯(lián)泵等多泵系統(tǒng)，以及單電機(jī)、雙電機(jī)和
多電機(jī)系統(tǒng)注塑機(jī)。需注意的是，其他諸如變量泵注
塑機(jī)則不適宜，因?yàn)樽兞勘靡呀?jīng)帶有一定的節(jié)能效
果，增加變頻器體現(xiàn)不出明顯的節(jié)能效果。另外，對(duì)
采用手動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥來(lái)控制系統(tǒng)速度的注塑機(jī)進(jìn)行變
頻節(jié)能改造，效果也不甚明顯［２］。
在注塑機(jī)變頻調(diào)節(jié)過(guò)程中，注塑機(jī)程控器輸送給
流量比例閥和壓力比例閥的流量、壓力控制信號(hào)亦同
步輸送給同步信號(hào)轉(zhuǎn)換器，在同步信號(hào)轉(zhuǎn)換器中可將
０～１ＡＤＣ的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成０～１０ＶＤＣ或４～
２０ｍＡ的模擬電壓信號(hào)，然后輸送給變頻器，通過(guò)變
頻器輸出的變化頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)油泵電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速，從
而使傳統(tǒng)的定量泵轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞勘茫郏常?。因油泵電機(jī)接受
的信號(hào)和程控器發(fā)出控制流量壓力的信號(hào)是同步的，
所以可以使油泵輸出的油量很好地與注塑成型各工藝
階段實(shí)際所需油量相匹配，減少了回油量，達(dá)到節(jié)能
目的。
變頻調(diào)速節(jié)能裝置的控制系統(tǒng)方框圖如圖１。
圖１　注塑機(jī)變頻控制工作原理
說(shuō)明：
（１）ＱＦ１和ＱＦ２分別為工頻、變頻主回路空氣開
關(guān)。
（２）ＫＭ１和ＫＭ２分別為工頻、變頻交流接觸器。
（３）ＫＭ１和ＫＭ２互為聯(lián)鎖。
２２　系統(tǒng)改造的電氣設(shè)計(jì)及工作原理
在系統(tǒng)電氣電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證系統(tǒng)運(yùn)行
的可靠性，進(jìn)行變頻電路接線后，仍保留原有的工頻
運(yùn)行回路。這樣，萬(wàn)一變頻回路發(fā)生故障時(shí)，可通過(guò)
控制電路手動(dòng)切換回原有工頻回路運(yùn)行，注塑機(jī)的正
常運(yùn)行不至于受到影響，保證了注塑生產(chǎn)的連貫性。
變頻器主回路接線如圖２所示。
由圖３的控制電路原理圖可見(jiàn)：系統(tǒng)運(yùn)行采用變
頻器和電機(jī)一對(duì)一的方式進(jìn)行，當(dāng)變頻器發(fā)生故障
時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出故障報(bào)警，此時(shí)，可手動(dòng)切換回工頻
運(yùn)行。此外，為保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不會(huì)同時(shí)啟動(dòng)工頻和
變頻連接，控制電路中應(yīng)對(duì)變頻器和工頻模式進(jìn)行電
氣聯(lián)鎖［４］。
圖２　變頻器主回
路接線圖
　　　　　　圖３　控制電路
原理圖
２３　注塑工藝伺服控制單元設(shè)計(jì)
注塑機(jī)的變頻控制一般采用隨動(dòng)系統(tǒng)，在注塑生
產(chǎn)過(guò)程中，注塑機(jī)會(huì)對(duì)不同注塑階段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，
此時(shí)比例壓力放大板輸出不同寬度的脈寬調(diào)制信號(hào)，
計(jì)算機(jī)或ＰＬＣ輸出的注塑指令則作為變頻器的跟隨
信號(hào)。但單純采用變頻器對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行調(diào)速節(jié)能有一
定的局限性，主要是因?yàn)轫憫?yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，控制精度較
低，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的情況難以適應(yīng)，
而系統(tǒng)采用伺服控制單元可以較好解決這一問(wèn)題。
注塑工藝伺服控制單元是注塑機(jī)變頻節(jié)能的核
心，承擔(dān)著大量的分析、計(jì)算和實(shí)時(shí)控制任務(wù)。它
主要收集注塑機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中的各種運(yùn)行信息，并進(jìn)
行綜合分析處理，按照優(yōu)化的節(jié)電數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出
注塑機(jī)油泵的節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)速度曲線，控制油泵調(diào)速運(yùn)
行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。節(jié)電數(shù)學(xué)模型一般包括設(shè)備的型
號(hào)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及設(shè)備所設(shè)定的工藝參數(shù)等信
息，把系統(tǒng)發(fā)出的比例壓力流量控制信號(hào)輸給伺服
器，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析后，輸送給變頻器，作為變頻器的
控制信號(hào)，使油泵電機(jī)在開模、合模、射膠、冷卻、
熔料等不同工作階段實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)
速［５］。
為減少變頻器對(duì)ＰＬＣ的影響，以及減少其他信
號(hào)對(duì)變頻器的干擾，避免影響其正常運(yùn)行，注塑機(jī)伺
服控制器一般會(huì)內(nèi)置隔離放大器。為減少系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)
間，提高生產(chǎn)效率，伺服控制器一般設(shè)計(jì)前饋控制單
元，即當(dāng)隨動(dòng)系統(tǒng)輸入信號(hào)時(shí)，先對(duì)信號(hào)的各階導(dǎo)數(shù)
進(jìn)行測(cè)量或計(jì)算，并對(duì)其進(jìn)行前饋控制，從而構(gòu)成前
饋控制和反饋控制相結(jié)合的復(fù)合控制系統(tǒng)，并通過(guò)修
改ＰＬＣ參數(shù)來(lái)設(shè)置電流補(bǔ)償?shù)葦?shù)學(xué)模型參數(shù)。復(fù)合
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖４所示。
圖４　復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
當(dāng)注塑生產(chǎn)工程師在進(jìn)行試模或在操作過(guò)程中進(jìn)
行參數(shù)變換時(shí)，伺服控制器可以積極響應(yīng)輸入各參數(shù)
的變化，自動(dòng)計(jì)算并輸出修正數(shù)據(jù)，從而達(dá)到節(jié)電率
高和保證產(chǎn)品質(zhì)量的雙重效果［６］。
３　注塑機(jī)變頻節(jié)能改造應(yīng)用的成功案例
某塑膠五金有限公司原有佳明注塑機(jī)８臺(tái)（電
機(jī)功率２２ｋＷ），后因企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況良好擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)
模，另新購(gòu)置了４臺(tái)海天注塑機(jī)（電機(jī)功率１１６
ｋＷ）。企業(yè)原采用一臺(tái)１０ｋＶ／４００Ｖ４００ｋＶＡ的干式
變壓器供電，但當(dāng)訂單較多需全開注塑機(jī)，高峰用電
時(shí)常引起變壓器超載運(yùn)行，因?yàn)檫^(guò)流保護(hù)導(dǎo)致跳閘，
嚴(yán)重影響正常交貨期。為解決這一現(xiàn)象，企業(yè)原設(shè)想
新購(gòu)置一臺(tái)變壓器，但設(shè)備前期投資過(guò)大，且不利于
后期運(yùn)行時(shí)節(jié)能降損，故決定對(duì)８臺(tái)佳明注塑機(jī)進(jìn)行
變頻節(jié)能改造。自改造以后，通過(guò)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)總線電
流通量由原來(lái)接近或超過(guò)變壓器額定電流的８６８Ａ，
降低到改造后的７３６Ａ，明顯低于變壓器的額定電
流，即使高峰用電也沒(méi)出現(xiàn)超載現(xiàn)象，未出現(xiàn)過(guò)流保
護(hù)跳閘。采樣變頻運(yùn)行前后對(duì)比作測(cè)試，測(cè)試時(shí)間
２０１２年８月２日至４日，注塑機(jī)型號(hào)為ＰＤ１６８ＫＸ，
電機(jī)功率４５ｋＷ，產(chǎn)品是打印機(jī)配件，質(zhì)量為１８５ｇ，
成型周期為３２ｓ，其中鎖模４ｓ、開模３ｓ、射膠５ｓ、
冷卻１５ｓ、頂針進(jìn)３ｓ、頂針退２ｓ，具體運(yùn)行過(guò)程數(shù)
據(jù)記錄如表１所示。
（下轉(zhuǎn)第１２９頁(yè)）
·１２６· 機(jī)床與液壓 第４２卷
圖２　軸承預(yù)緊機(jī)構(gòu)示意圖
該機(jī)構(gòu)主要由：千分表１，機(jī)床主軸用角接觸球
軸承２、４，隔套３，外圈軸套５，鎖緊螺母６組成。
在軸端使用測(cè)力矩扳手施加預(yù)計(jì)的預(yù)緊力，通過(guò)軸套
５將力施加到軸承滾動(dòng)體上，進(jìn)而使軸承內(nèi)外圈發(fā)生
偏移，然后利用千分表記錄偏移值。將發(fā)生的偏移配
置到隔套中。軸承隔套的平行度要求較高，一般為
０００１～００１５ｍｍ，需要在平面磨床上進(jìn)行加工。與
主軸軸套實(shí)現(xiàn)小的間隙配合，在裝配的時(shí)候用大拇指
稍加用力將其推入為宜。
４　安裝要求
（１）軸承選配要求。軸承的內(nèi)孔和外徑差要在
０００２～０００３ｍｍ以內(nèi)，與軸套內(nèi)孔保持０００４～
０００８ｍｍ的間隙。
（２）套內(nèi)孔及主軸軸頸圓度要求在０００３ｍｍ以
內(nèi)?？梢圆捎醚心?lái)進(jìn)行精度修復(fù)，對(duì)于低于尺寸的
部位需要在采用電鍍之后再進(jìn)行刮研。
（３）在安裝之前要對(duì)軸承進(jìn)行清洗，不能使用
壓縮空氣清理軸承，這樣易于損壞軸承。
（４）潤(rùn)滑油的施加要適當(dāng)，過(guò)量的潤(rùn)滑油會(huì)造
成溫升明顯。一般應(yīng)該形成１～３μｍ的油膜。
５　安裝完成后的檢驗(yàn)工作
安裝完成后需要對(duì)主軸的徑向跳動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)，一
般要求為０００１～０００２ｍｍ，圓跳動(dòng)一般為０００２～
０００３，具體的情況要根據(jù)機(jī)床的精度來(lái)確定。如果
上述指標(biāo)基本沒(méi)問(wèn)題就可以試運(yùn)行機(jī)床，觀察機(jī)床是
否有發(fā)熱現(xiàn)象。如果機(jī)床發(fā)熱明顯，則隔套設(shè)計(jì)不合
理，應(yīng)重新修磨隔套。
參考文獻(xiàn)：
【１】陳建偉，葛培琪．角接觸球軸承組合軸向預(yù)緊力分析
［Ｊ］．組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，２０１２（４）：４－１３．
【２】蔣慰，孟慶偉．雙列角接觸球軸承預(yù)緊力分析［Ｊ］．軸
承，２０００（３）：１２－１８．
【３】劉艷華．高速軸系支持剛度的計(jì)算分析與研究［Ｄ］．合
肥：合肥大學(xué)，２００５．
【４】吳志國(guó)，范秀嬌．機(jī)床主軸溫升原因分析［Ｊ］．機(jī)械工程
師，２００８（８）：１４５－１４６．
【５】劉桂芝．影響機(jī)床主軸系統(tǒng)加工精度分析［Ｊ］．機(jī)械制
造與研究，２００８（８）：５７－６０．
（上接第１２６頁(yè)）
表１　變頻改造前后運(yùn)行節(jié)能效果測(cè)試
變頻改造前
記錄時(shí)刻
電度表實(shí)測(cè)數(shù)／
（ｋＷ·ｈ·（１２ｈ）－１）
產(chǎn)品件數(shù)
變頻改造后
記錄時(shí)刻
電度表實(shí)測(cè)數(shù)／
（ｋＷ·ｈ·（１２ｈ）－１）
產(chǎn)品件數(shù)
８月２號(hào)９∶１５ ４１５ １３０１ ８月２號(hào)２１∶１５ ２２７ １３０１
８月３號(hào)９∶１５ ４１７ １３０１ ８月３號(hào)２１∶１５ ２２７ １３０１
８月４號(hào)９∶１５ ４１４ １３０４ ８月４號(hào)２１∶１５ ２２７ １３０４
工頻平均數(shù)３４６ １３０２ 變頻平均數(shù)１８９ １３０２
節(jié)約比例ａ＝（３４６－１８９）／３４６＝４５４％
　　由表１可見(jiàn)，對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行變頻改造后，總體功
率下降較多，節(jié)能效果明顯。在生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)周期
不變的前提下，若冷卻時(shí)間所占比例增大，則節(jié)能效
果更佳。
４　結(jié)束語(yǔ)
注塑機(jī)變頻節(jié)能改造涉及液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)化
控制和變頻技術(shù)等多個(gè)學(xué)科學(xué)術(shù)交叉問(wèn)題。隨著計(jì)算
機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及現(xiàn)代調(diào)速控制理論的發(fā)展，對(duì)
電液控制注塑機(jī)的定量泵采用變頻調(diào)節(jié)，使電機(jī)的
轉(zhuǎn)速根據(jù)實(shí)際工序階段進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并適當(dāng)調(diào)整
相應(yīng)參數(shù)保證產(chǎn)品質(zhì)量，完全具有研究及應(yīng)用的現(xiàn)
實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
【１】馮剛，江平．變頻技術(shù)和變量泵在注塑機(jī)節(jié)能方面的應(yīng)
用研究［Ｊ］．工程塑料應(yīng)用，２０１１（３）：１０２－１０４．
【２】張紅娟，權(quán)龍，李斌．注塑機(jī)電液控制系統(tǒng)能量效率對(duì)比
研究［Ｊ］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，２０１２（８）：１８０－１８７．
【３】許曉勤．注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的研究［Ｊ］．荊門職
業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，２００８（９）：２８－３２．
【４】周孚宏．注塑機(jī)的變頻節(jié)能改造［Ｊ］．電器傳動(dòng)自動(dòng)化，
２００６，２８（５）：３７－４１．
【５】張軍濤．變頻調(diào)速技術(shù)在注塑成型機(jī)節(jié)能問(wèn)題上的應(yīng)用
［Ｊ］．自動(dòng)化應(yīng)用，２０１２（３）：６５－６７．
【６】魏蕾．基于ＰＬＣ及變頻調(diào)速器的多電機(jī)控制研究［Ｄ］．
大連：大連交通大學(xué)，２００９．
第４期 張翔宇 等：主軸軸承預(yù)緊力在數(shù)控維修中的應(yīng)用 ·１?。玻埂?#183;

網(wǎng)友評(píng)論 more

機(jī)械安全論文最新內(nèi)容

03-05