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二、注塑機節能分析   

圖一 系統油壓與時間關系

    根據注塑機的工藝過程，畫出系統油壓P與時間t的關系圖如圖一，由圖可見，合模和脫模，開模系統所需油壓較低，且時間較短；而注射，保壓，冷卻系統所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作周期的40%～60%，時間的長短與加工工件有關；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關，有時可以不要間歇期。以上的圖只是一種簡單的近似表示，實際上，如果注射的螺桿用油馬達驅動，注射時的系統油壓會高一些。注塑機加工工件的重量，從數十克到數萬克不等，最大注塑機已到92000克。因此，注塑機就有中，小型和大型之分，加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個周期的時間也是不相同的；就是對同一臺注塑機，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時間也是變化的。這些工藝參數的設定，是由現場技術員根據經驗數據和試驗的情況制定的。

　　從圖一可見，一個周期工作流程中，負載的變化導致系統壓力變化比較大，但油泵仍在50Hz運行，其供油量是恒定不變的，多余的液壓油經溢流閥流回油箱，做無用功，白白地浪費了電能。對油泵進行變頻調速，將定量泵改變為類似變量泵的特性。系統所需壓力較高時，油泵電機50Hz運行，所需壓力較小時，變頻器降頻運行。電機輸出的軸功率與油泵的出口壓力和流量的乘積正比，油泵電機轉速降低后，輸出軸功率降低，就可以達到有效節能，一般節電率在20%～50%。

三、注塑機變頻節能調速改造方案

　　使用液壓系統的注塑機，有立式和臥式之分。數十克的立式注塑機，油泵采用一個齒輪泵，電機的容量也較小，電器控制電路也較簡單。改造時，將變頻器接入電機的供電回路，再將流量比例閥的信號（0～1A），經變換為4～20mA信號送到變頻器的相應端口上，這樣，隨著加工過程的變化，液壓油的流量也在變化。一般來說，取相對值變化較大的流量信號做控制信號較好，控制信號變化對變頻器頻率調節的范圍大一些；而壓力信號相對值變化較小，對變頻器頻率調節的范圍小一些。如果變頻器頻率調節的范圍不能滿足工藝要求，可用變頻器的功能“頻率增益”來調整。注塑機專用變頻器就是在通用變頻器的基礎增加了0～1A信號轉換環節，使用起來更方便些。

    60克以上的都是臥式注塑機，60克～500克的注塑機，有的是一個油泵，也有的是二個油泵。一個油泵注塑機的改造和立式注塑機的改造是相同的。仍然是從流量比例閥取出0～1A的信號作為變頻器的速度調節信號，雖然速度調節信號是由液壓回路元件反饋到變頻器，但調節回路中沒有給定信號，因此控制還是屬于開環控制方式。也是因為節能的原因，大中型注塑機的油泵可能不止一個，如三菱850-MM,1300-MM,1800-MM,2000-MM注塑機均有三個油泵。對應注塑工藝流程，在合模階段，所需的系統壓力較低，這時只有1#油泵工作，到鎖模階段所需的系統壓力較高時，2#油泵再投入工作，在注射階段所需的壓力最高，三臺油泵同時投入工作，脫模開模所需的壓力較低，再分別停止3#，2#油泵工作。只要開機，1#油泵就一直運行。用三臺小油泵按不同的工藝階段間斷工作，比用一臺大泵一直在運行要節能。具有二個以上油泵的注塑機如何改造？這里以三菱1800-MM注塑機的改造為例加以說明。三菱1800-MM注塑機有三個45KW油泵電機，用一臺變頻器驅動1#油泵電機，變頻器的調節信號取自注塑機流量比例閥，這樣，此變頻器的頻率就隨注塑機液壓油的流量的改變而變化。另外二個油泵電機，可以分別用二臺變頻器驅動。不過這二臺變頻器對電機不進行調速，只作兩位式的控制，即起動和停止。控制變頻器的起動和停止信號，取自于原來該油泵電機的起動和停止信號。變頻器的上限頻率設定在50Hz以下，具體設定值與加工的工件尺寸，材料，料筒的溫度等因素有關。如果變頻器運行頻率低于50Hz，就可以節能。實際上，注塑機設計時都留有余量，加工工件尺寸，材料的變化所需的油壓也要隨之變化。如果注射的壓力過大而鎖模力不足，會使工件出現飛邊；若注射力不足，模具腔內塑料會注不滿，工件報廢；保壓力不足時，工件中塑料比較厚的地方會出現收縮。

四、注意事項

　　1.變頻器的選型

     注塑機的負載性質是恒轉矩類，機械特性較硬，動態特性要求較高，所以應選用注塑機專用變頻器。注塑機專用變頻器是在通用變頻器的基礎上增加了0～1A信號轉換環節，提高了使用性能。考慮到注塑工藝各階段的時間有一定要求，變頻器的加速和減速時間要短，一般為1秒，所以變頻器的容量就要適當加大。

　　2.備用系統

　　注塑機進行變頻節能改造時，保留原有的工頻起動回路作備用，這樣一旦變頻器有故障，還能用工頻起動油泵電機繼續運行。

    3.變頻器信號提取點

    取雙比例閥的流量信號（0～1A），經變換為4～20m的信號送到變頻器的相應端口上。流量信號取相對值較大的作為控制信號，以擴大調節范圍。壓力信號相對值變化較小，對變頻器頻率的調節范圍小一點。如果變頻器的調節范圍不能滿足成形工藝的需要，可用變頻器的“頻率增益”功能來調整。

    4.調試前注意事項

    注塑機變頻節能電氣改造相對比較簡單，但在改造前應詳細了解注塑機工況，熟悉注塑機工藝流程，調試時應注意以下事項:安裝前查清注塑機原有電路接線方式，包括主電路和控制電路;仔細觀察注塑機工頻運行是否正常，油泵馬達是否經常處于過載狀態；根據注塑機的模具及注塑工藝觀察注塑機節電改造的潛能；控制信號線路注意正負極性不要接反；信號線與主回路線要分開布線等。

　　5.變頻器對注塑機數字儀表的干擾

　　現在注塑機上廣泛使用是交-直-交變頻器，其輸出電流中含有諧波成分，可能會對注塑機產生干擾，最易受干擾的是溫度控制儀表，因此，安裝變頻器應做好抗干擾措施。變頻器需加裝輸入和輸出電抗器或高頻磁環等；引入變頻器的控制線要作屏蔽處理；機殼要可靠接地；不要使變頻器的輸入輸出電纜與變頻器的控制信號線平行或捆綁在一起；變頻器安裝在注塑機內部時，特別要關注通風散熱。

五、調試常見問題及處理方法 

    由于注塑機工藝的特殊性，在改造中會遇到各種故障，以下為在注塑機變頻改造中常遇到的問題及處理方法。

1.變頻器頻率無變化 

    由于變頻器采用注塑機閥控電流信號進行調速，變頻器運行后出現頻率顯示為0.0（有的變頻器顯示為0）現象，其主要原因為信號極性接反;信號取錯;信號接線端口與參數設定不符;注塑機輔助電源故障等，出現這種故障應先查明注塑機閥控制的類別是電流信號、電壓信號還是脈沖控制信號（部分機型），及信號正負極性是否與變頻器控制端子對應。

2.油泵噪音大 

    變頻器運行后有些注塑機會發出異常的噪音，這時應判斷噪聲源在何處，是來自電機還是油泵，若為油泵的噪音則可能原因有:注塑機液壓油過少，有空氣吸入;注塑機濾油器或油路阻塞;注塑機油泵葉片磨損較嚴重;遇到以情況應先檢查注塑機油泵，排除故障后方可運行，另外當注塑處于低速高壓工作狀態時，也會出現油泵噪音異常情況，這時適當提高速度信號。

五、結束語

    對注塑機進行變頻調速，主要的目的在于節能。從小型，中型到大型注塑機都可以加裝變頻器進行節能改造。改造之初，涉及到節能效率的估算。注塑機節能主要與注塑工藝過程相關，做出一個準確的計算的困難的，一般來說，經過改造，一個油泵電機的注塑機節能在20%～50%之間，多個油泵電機的注塑機節能在15%～30%之間。另外，油泵速度的降低減少了機械的磨損，間接的經濟效益也不可小視。