变频器在注塑机节能改造中的应用

变频器在注塑机节能改造中的应用
[关键词]注塑机专用型变频器节能
摘要：本文分析了注塑机节能改造中的问题，介绍了阿尔法注塑机专用型变频器在在节能改造中的应用。

系统概述：
注塑机的工作过程：合模、锁模、熔胶、射胶、保压、冷却、开模。

各阶段所需的工作压力和流量不同，整个注塑过程是处于不断变化的负载状态。

目前注塑机绝大部分为定量泵，其油泵马达以恒定的转速输出恒定的流量，而在生产过程中有些阶段只需极少的流量和压力，多余的液压油通过溢流阀回流油箱，在注塑行业中称该过程为高压节流．
目前，在市场上对注塑机的节能改造主要通过一块外置转换板来取注塑机的电脑信号传输给变频器然后通过变频器再调节马达转速，从而达到节能效果。

虽然这个过程很容易实现，但存在以下问题：生产的产品周期延长，动作速度变慢，系统压力变小 (不够力)。

ALPHA2000注塑机专用变频器是我公司专门针对各种注塑机的特性开发的产品，它用内置的专用控制软件，可以将注塑机比例阀输出信号转换为不同的 V/F曲线输出给马达进行调速。

不仅保证了注塑机改造前的生产工艺要求，而且还节省了大量电能。

另外，在注塑机上使用普通变频器，容易发生干扰，使高精度的温度传感器输出的电流信号不稳定，造成炮桶温度漂移。

而 ALPHA2000注塑机专用变频器则针对逆变电源主回路进行专门的设计，大大降低了对电网的谐波干扰，从而保证注塑机电器系统的工作稳定，炮桶温度稳定。

在同等的注塑工艺情况下， ALPHA2000注塑机专用变频器采用速度比例阀信号加优化曲线控制注塑机马达与普通变频器采用压力与速度比例阀信号控制马达相比更节能，可高出5％～10%，见图1。

表 1，某一产品注塑成型条件
系统配置：
45KW两台马达用一台110Kw变频器控制，和使用两台变频器不同，这样可以避免由于油泵负载不均匀而引起的变频器负荷过重，有利于系统更加可靠工作。

使用(T2)流量比例阀电流信号作为变频器输出频率的控制信号，由于大部分动作要求流量都小于最高流量，变频器输出频率将小于50Hz，从而使电机在低于额定转速下运行，油泵轴功率减小，达到节
省电能的目标。

为保证有节能效果的同时，流量还应达到变频前的值，对所有泵的卸荷电磁阀需做调整，保证没有无用的能量消耗。

通过调整优化曲线可使改造后的注塑机的注塑工艺和从前保持一致。

由于炮台的油路不经过 T2，所以取炮台进退的电磁阀信号到变频器端子，对此信号另做特别处理，使不受流量比例阀控制的炮台动作使用变频时也能活动自如。

控制电路图如下注：该电路变频器与变频器旁路接触器组成，当变频系统出现故障时，可通过旁路接触器直接使用工频电源，但需关闭注塑机马达。

在东莞南部塑胶公司 (东芝牌)机型遇到安装后电机发生噪音，我司根据实际情况对变频揣输出载波频率的调整降低了噪音干扰，得到了南部塑胶公司的认同。

2001年11月，我公司在现代集团金科电器公司(美的第二风扇厂)为其免费试装一台变频器，当时我公司技术人员与其公司设备科人员在此台机上装上电表，先将变频器在控制柜下控制开关选择工频下作4小时，电表同时计数。

在同种生产产品、同样生产工艺、同一个操作工，将变频器控制柜控制开关选择变频工作4小时，电表同计数。

在以上过程中两个数据对比，变频器节电率达到54％。

其公司又对此台变频器在11至12月期间进行了一个多月的观察，于2001年12月28日开始对其公司的28台注塑机进行节能改造，我公司在安装和调试中遇到以下主要问题注塑机电脑控制板死机，显示屏无显示经过双方技术人员讨论分析发现，主要原因是注塑厂电网接地不良，造成谐波干扰在机台中相互影响。

在我司技术人员协助下，其公司技术人员对电网的接地进行了改造(两次)，根除了问题。

变频柜散热不良，导致变频器内部温度过高，使变频器自我保护装置误操作，使得注塑机生产过程中出现停顿。

我公司经过在变频柜上加装风扇，提高了变频柜的散热能力，解决了问题。

备注：金科公司在2002年元月(安装期间不影响基本生产)完成了安装，其元月份电费23万元(其生产未饱和状态下)，而安装完变频器后，3月份正常使用变频器(其生产状态饱和状态下)，电费降低至14万元。

其公司对此次设备节能改造十分满意。

售后服务在安装期间需要客户全力配合，因为注塑机在长期使用后性能降低，机台电脑板本身有故障等问题。

我公司在对客户注塑机节能改造小发现的问题，要求贵公司对我公司技术人员提供准确详尽的资料及信息，包括注塑机油路系统图纸，注塑机在实际生产过程中容易出现的故障，电网布置是否合理。

并请允许我公司对贵公司相关技术人员进行培训。

售后的使用成本：根据阿尔法公司以往的改造成果，一般客户基本上在9—12个月之间收回投资，而阿尔法变频器使用寿命为8至10年。

现将阿尔法注塑机专用型变频器主要器件成本价格如下表：
功能特点
1、捉高功率因素，减少无功功率损耗、软启动、启动时无大电流冲击；
2、保留注塑机油泵马达原有Y-△启动，运行线路不变；
3，对注塑机原有液压系统及电脑控制系统不作变动；
4、微电脑自动跟踪控制，相位角检测技术，精确感知负荷的变化，自动调整电机工作的最佳状态，压力及流量的调整方式与改造前一致；
5、更换模具，改变注塑机的工作状态，均无需对ALPHA2000注塑机专用变频器进行调整；
6、交互式操作方式，使用 LED监视器及故障指示灯随时掌控系统运行状况；
7、随时可通过变频控制柜开关选择工频运行或变频运行，对生产无任何影响．
主要客户
阿尔法公司由 2001年3月份推出了内置转换的注塑机专用型变频器，是业界唯一一家生产注塑机专用变频器的厂家，产品销售到全国各地。

该系统适用于大、中、小各种规格、品牌液压传动的定量泵注塑机．整体节电效果达30％～60％，安全可靠、操作简单，对注塑机油温高，噪音大、机械和密封件使用寿命短等现象有明显改善。

该产品主要应用客户有杭州小鸭集团下属的注塑厂、东莞寮步隆吕玩具有限公司、顺德现代集团金科电器(美的第二风扇厂)等等．
本公司有专业的技术人员，随时为贵司提供售后服务。

确属制造者责任的品质保证如出货后一个月内包换、包修，包退；出货后三个月内包换、包修；出货后 15个月内包修。

无论何时、何地使用的本公司品牌的产品，均享受终生有偿服务。

附件：耐普罗厂注塑机改造报告 ( 宝山厂 )
耐普罗厂现用注塑机，规格 350T，油泵交流电机动率为37KW，产品为ABS和PVC 塑料件。

在生产过程中，设备的自动控制过程如下：
锁模 /射台前进一冷却/储料一开膜/射台后退（下盾环开始）。

经现场了解，一台 350T油泵电机37KW注塑机在生产某种塑料件时,整个工艺周期为17秒,其中各工艺段必须时间和实测油泵电机负荷电流如下：
锁模 /射台前进：2秒射胶：3秒保压：4秒
冷却 /储料：6秒开模/后退：2秒
由此可见，设备所用的 37KW油泵电机利用率很低,相当部分电能变成了无功功率,降低了电网质量,造成了电能损失,增加了企业的生产成本。

因此，对该系列注塑机进行节能改造，必定会产生良了的节电效果。

根据注塑机的工艺要求和变频器的节能特点，可令油泵电机在不同的工艺段运转于不同的转速，相应地令控油泵电机的变频器运行于不同的频率段：
锁模 /射台前进：30~40HZ
射胶 /保压：30~50 HZ
冷却 /储料：0~0- HZ
开模 /后退：30~40HZ
这样，一方面，在电机利用效率较低的情况下，通过变频调速成充分提高电机的利用效率，达到大幅度节能的目的；另一方面，注塑机各个工艺段之间负荷变化大，所以可以通过使用节能型变频器，也在相当程度上节省了电源。

如： ALPHA2000生产的系列产品就是这样一种智能交流感应电机节能控制器，它同时具有变频速、动态功率调节和
动态COSφ补偿三方面功能。

其核心是通过微电脑对电机贩工作负载进行实时监测，并对负载的变化作出快速响应，使电机在任意负载下均能获得最佳的电压供给，以实现最大的节电效果。

节能控制器可以在不影响电机转矩和转速的情况下，可以根据负载的变化，不断的为电机提供一个使电能消耗减少到最小的最佳电压，从而达到可观的节电目的。

对于油压泵和压缩机类这样激烈变化负载，在使用该智能控制器后，除了能更强有力地运转处，更能充分体现节能效果，安装变频器节能率可达 30%。

另外，该智能控制器还能根据电机负载的变化情况，对供给电机的电村及电流进行优化控制，大幅度改善马达的功率因数，使电机能在最高效率下运转。

因此，注塑机节能改造中采用 ALPHA2000的系列节能变频调速器，可以通过变频调速（不同工艺段在不同且适宜的频率下运行）、动态功率调节及大幅度改善电机功率因数三方面途径，来达到节能目的。

投资金额：
对注塑机进行节能改造，单台 350T注塑，其油泵机电为37KW，则全套节能装置造价为30000元/台。

耐普罗现用一台，注塑机改造需要投资30000元。

投资回收期：
根据 350T注塑机在现加工塑料件17秒件工作周期内，各工艺段所用的时间及油泵电机负载电流计算，每小时消耗电量37KW第小时用电约25度。

如果按每月工作 30天，每天工作24小时，每度电按0.76元收费，节电率按保守30%计算，每月节约电费为：25×24×30×0.76×30%=4100（元）。

投资回收期：30000÷4100=8.3（月）即：大约8.3个月就可以收回全部投资。