注塑机伺服系统节能原理
注塑机伺服系统节能原理
注塑机伺服系统节能原理一、引言随着工业化进程的加快和环境保护意识的增强，节能已经成为了各行各业的重要议题。
注塑机作为一种重要的塑料加工设备，其节能问题也备受关注。
目前，注塑机伺服系统被广泛应用于注塑机上，以提高注塑机的节能性能。
本文将从注塑机伺服系统的基本原理、控制方式和节能效果等方面进行论述。
二、注塑机伺服系统的基本原理1.注塑机伺服系统的组成2.伺服电机的特点伺服电机是注塑机伺服系统的核心部件，其具有响应速度快、控制精度高、输出扭矩稳定等特点。
伺服电机通过微处理器的控制，实现了对注塑机运行过程中各个环节的精确控制，从而提高了注塑机的运行效率和质量。
三、注塑机伺服系统的控制方式1.闭环控制闭环控制是指通过传感器实时检测注塑机的运行状态，并将反馈信息传输给微处理器，微处理器根据反馈信息进行数据处理和计算，调整伺服电机的工作参数，从而实现对注塑机运行过程的精确控制。
2.开环控制开环控制是指在注塑机的运行过程中，不实时检测注塑机的运行状态，并且不进行反馈信息的处理和计算。
开环控制一般适用于对注塑机的运行要求不高，且对注塑品质要求不严格的情况下。
四、注塑机伺服系统的节能效果1.降低电能消耗2.提高运行效率3.降低产品缺陷率由于伺服电机可以精确控制注塑机的运行过程，保证了注塑机在运行过程中的稳定性，减少了产品的缺陷率。
4.延长设备寿命五、结论注塑机伺服系统通过对注塑机的运行过程进行精确控制，可以提高注塑机的节能性能。
通过降低电能消耗、提高运行效率、降低产品缺陷率和延长设备寿命等方式，注塑机伺服系统可以实现对注塑机的节能优化。
未来，随着技术的不断进步和应用的不断推广，注塑机伺服系统的节能效果将会进一步提高。
注塑机伺服电机节能问题
注塑机伺服电机节能问题异步电机将电能转换为动能。
在转换过程中，由于线圈的电阻、涡流在矽铁片中的产生及轴承的摩擦，输出的“有用”动能只是输入电能的9成左右（在满载时），其他便转换为热能。
故电机都会自带风扇，将热能带走，以免电机过度升温。
异步电机都能短暂过载达两倍。
过载时，电流增加，故发热也增加。
在没有过载保护之下，线圈会烧毁。
油泵:油泵将旋转的动能转换为液能（压力及流量）。
油泵内的摩擦力会降低输出压力。
油泵的内漏会降低输出流量。
故输出的（有用）液能是比输入的旋转动能低，而无用的热能便跑到压力油去，使其升温，是注塑机为何要安装压力油冷却器的原因之一。
油马达、油缸：油马达及油缸分别将液能转回旋转动能及线形动能，来驱动如螺杆的塑化及注射动作。
如油泵一样，转换过程中产生了热量，提高了油温。
油管:压力油在油管内流动，在管接头处转弯，都会与管壁及自相摩擦而降低了压力，产生了热能。
廉价的注塑机都会用小的管径来降低成本，但必然便提高了油在管内的流速，摩擦的损失增加，油温便升得更高，便浪费更多的能量。
定量泵为何耗能？用恒定转速的异步电机来带动定量泵，油泵是输出恒定的流量的，但注塑周期中的各个动作，如开合模、顶出、塑化、注射及保压，甚至待机状态对流量的要求都不同。
动作用不着的流量便在当时的设定压力下流回油箱。
所需动作越慢，流回油箱的量越多，浪费的能量便越多。
同样，设定的压力越大，流回油箱的浪费便越大。
浪费了的能量都变为热能，将油温提高。
在注塑周期中，保压所需的油量很低，因螺杆前行的速度只需要足够填补成品冷却时的收缩量，估计不会超过油泵流量的5%，那油泵95%以上的流量便在保压压力下流回油箱。
成品壁厚越大，保压时间便越长，浪费的能量便越多。
从另一角度看，可以节能的幅度便越大，或节能的额外投资的回本期越短。
一般来讲，当动作的速度离全速越远、动作的时间越长、压力越大，潜在节能的幅度便越大。
变量泵如何变量？从以上得知，节能的钥匙在于能够改变流量。
注塑机异步伺服控制节电方案样本
注塑机异步伺服节电改造可行性方案一、前言注塑机是塑胶行业重要生产设备, 也是有名“电老虎”, 耗电量大, 电能挥霍严重。
由于电价昂贵, 电费在公司生产成本中占有相称大比重, 已经成为严重影响公司生产效益重要因素。
随着市场竞争日益加剧, 各公司都在采用各种节能降耗办法、努力减少生产成本, 以便提高市场竞争力。
但是, 注塑机电能挥霍问题始终困扰着广大塑胶生产公司。
在此形式下, 康灿在吸取国外关于技术基本上, 结合自己近年来在节能领域积累丰富经验, 自主创新研制开发出高科技产品—康灿KC系列注塑机异步伺服节电器, 为注塑机顾客提供了一种行之有效节能降耗手段, 使注塑机单机电耗下降30-80%以上, 受到广大塑胶生产公司欢迎。
二、KC注塑机异步伺服节电应用康灿KC系列注塑机异步伺服节电器是我司依照成型机工艺特别设计一款应用于注塑行业节电装置,采集成型机信号经微解决器, 在实现节能同步, 也达到不影响产量、不影响产品品质规定。
采用人机界面操作, 依照注塑工序直接设定补偿异步驱动器运营频率；选用专用异步伺服驱动器, 具备电流矢量控制算法, 输出转矩大, 可完全满足了注塑机工况规定, 其加减速时间可达0.1 秒。
三、KC注塑机异步伺服节电原理:老式液压驱动系统使用普通电机加载定量泵, 液压驱动系统能耗与油泵输出流量和输出压力成正比；由于油泵由额定转速驱动运转, 因而油泵流量在机器运营过程中始终保持不变；然而在注塑工艺中, 其锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等各个阶段所需要压力和流量是不同, 时大时小, 有时几乎为零, 如在高压节流过程中, 设在油泵出口溢流阀或比例阀实时调节负载压力和负载流量, 以满足注塑机工况实际需要, 这样多余液压油就会通过溢流阀流回油箱, 从而使油泵电机做了大量无用功；据记录, 由此导致能量损失高达36%～68%。
可见, 解决液压驱动系统能耗问题在于如何减少和避免多余能量损失。
康灿科技推出异步伺服在注塑机节能领域通过精心研究和实验, 完全吸取同步伺服系统长处, 开发出一款性价比极高注塑机异步伺服系统, 把老式比流比压控制升级为速度型控制系统, 实现与同步伺服同样功能, 每模生产周期与改造前一致, 节电率高达30-80%, 康灿科技推出异步伺服0-1500转加速为100ms,仅比同步伺服略逊（同步伺服0-1500转加速为15～50ms）。
“节能型”注塑机的特性及其技术原理
“节能型”注塑机的特性及其技术原理作者：李东旭来源：《现代商贸工业》2010年第09期摘要:随着能源问题日益受到重视,尤其是我国近些时候循环经济理念得提出,节约能源变得越来越重要,节能成为注塑机电液系统的研究重点。
关键词:注塑机;节能;变频调速技术中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:1672-3198(2010)09-0332-电动—液压式注塑机是集液压和电驱动于一体的新型注塑机,它融合了全液压式注塑机的高性能和全电动式的节能优点,这种电动-液压相结合的复合式注塑机已成为注塑机技术发展方向。
1 变频调速技术应用的特点注塑机节能系统的核心技术是变频调速技术。
通览目前市场上各式各样的注塑机变频节能器,通常具有如下技术特点:(1)过载能力强。
过载能力多数可以达到为180%,1min,有的甚至达到200%,30s。
高过载能力保证了注塑过程中在高压射胶等重负载冲击下,不跳脱,不影响生产连续进行,保证产品质量。
(2)防护等级较高,有的采用独立风道全封闭设计,防尘、防腐蚀、环境适应能力强,使用寿命更长。
(3)部分产品采用了流量和压力双信号控制,适用于各种复杂模件的生产。
(4)体积小,结构紧凑,安装简便。
可以做到柜式和壁挂两用。
(5)市电/节电运行双回路设计,确保系统无故障,不影响生产。
(6)具有自动复位、掉电复位功能,保证生产连续及生产效率。
2 节能原理注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段,各个阶段需要不同的压力和流量。
传统的注射机没有对机器的驱动电机进行调整,即只要机器通电,电机就始终以额定转速运行。
由于电机与油泵同轴,油泵将以额定排量将油吸入液压系统中,当系统需要的流量小于油泵所提供的流量时,多余的油将被回流,此过程称为高压节流。
据统计由高压节流造成的能量损失高达36%-68%。
在注塑机的几个动作阶段中,只有锁模、射胶、熔胶、开模三个阶段是需要对控制对象实施速度控制的,保压阶段仅需要进行压力控制。
注塑机伺服节能改造方案分析
注塑机伺服节能改造方案分析【摘要】注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇，如何有效地节能降耗也就成为迫切需要解决的问题，而占绝大多数比例的定量泵注塑机电能浪费情况非常严重。
目前市场上根据定量泵与变量泵液压系统相似原理研制出的伺服注塑机节能控制系统，可广泛应用于大、中、小各种规格，各种品牌，以液压传动的定量泵或变量泵注塑机。
通过对江苏春兰机械制造有限公司、泰州申视塑料有限公司分别选择一台注塑机作为改造目标设备进行改造，节电率达66%。
根据注塑机在具体运行过程中所需控制的压力和速度参量来专门设计的，经程序优化后，具有压力上升快，控制精确，重复定位精度高。
与传统的液压控制相比，具有节能、高效、废品率低等特点.【关键词】注塑机；伺服电机；节能减排引言注塑机是塑料加工业主要设备、是有名的“电老虎”，一般注塑机的用电量要占到塑胶企业总体用电量的30～70%（在某些专业塑胶企业比重甚至超过70%）。
伺服系统是指以物体的位移、角度、速度为控制量组成的，能够跟踪目标任意变化的自动化控制系统，通常由伺服驱动器和伺服电机组成。
伺服系统是在变频技术基础上的延伸产品，除了可以进行速度与转矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。
1 伺服电机市场据了解，注塑机节能改造具有节电率高、节能效果好、投资回收快等优点。
例如注塑机的伺服电机能耗约占整机用电总量70%～80%，将原有的“普通电机+定量泵系统”更换成“伺服电机+齿轮泵（螺杆泵）”，节能率达40%～85%，10～18个月便可收回成本，节能效果十分理想。
2 伺服控制系统的组成伺服系统的由伺服控制器、伺服电机、油泵、编码器、压力传感器等组成。
3 注塑机改造发展情况在传统注塑机使用定量泵驱动方式带来巨大电能浪费的同时，注塑机的节能改造也经历了三个阶段：（1）变量泵改造；（2）变频器改造；（3）伺服改造。
4 伺服系统的节能原理用伺服驱动器的最大优点，首先是节能因为当系统保压时注塑机控制器会同时给压力和流量信号给驱动器，驱动器会根据PID换算后将低速驱动伺服电机运转实现节能，其次是产能得到很的提高因为伺服驱动器驱动伺服电机运转相应很快，而且伺服电机一般可以运转到2000转/分以上，所以注塑机在进行除保压状态外的其它工作状态时基本上执行的是速度模式其电机转速很快就可实现了注塑机运转周期加快，提高了产能，再次是系统保压时压力的稳定性很好，因为该驱动系统是个死循环控制系统，注塑机系统压力通过压力传感器传递到驱动器上并通过驱动器的PID快速调节响应，从而保证了系统压力的稳定性。
注塑机异步伺服节能改造
注塑机异步伺服节能改造注塑机异步伺服节能改造一.节电：35%-75%节电原理：传统注塑机的油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，这样，很多能量就白白浪费掉了。
伺服注塑机在锁模、保压、冷却等阶段速度接近零速，因而功率消耗最小。
在原来的注塑机中，动力系统是普通(异步)电机+定量泵系统。
改造后，动力系统更换成“异步伺服驱动器+普通(异步)电机+定量泵系统”。
动力系统是塑料机械能耗最大的部分，约占整机用电总量的50%-80%，电能浪费最为严重。
由于电价昂贵，而且不断加价，电费在企业生产成本中占有相当大的比重，目前，各地都有限电措施，使得电能损耗已经成为严重影响企业生产效益的重要因素。
注塑工艺过程一般为锁模、射胶、溶胶、保压、冷却、开模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。
传统的油泵马达按最高压力和设备需求确定功率，以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，这样，很多能量就这样浪费掉了。
二.分析当前注塑机节能的三种方式1.变频器+异步电机，即变频节能，节电效果一般，安装简单，延长产品的生产周期。
2.矢量驱动器+同步电机+速度和压力反馈，即同步伺服节能，节电效果好，安装复杂，价格高，同步电机有退磁隐患，维护成本高。
3.矢量驱动器+异步电机+电流反馈，即异步伺服节能，安装简单，节电效果好，三相异步电机无退磁隐患，维护成本低，性价比好。
三.异步伺服介绍对于注塑机节能而言，伺服就是实现了闭环反馈控制，系统动态响应快、控制精度高。
伺服是变频器发展到高级阶段的产物，变频器是伺服之母。
异步伺服的创新，巧妙融合了变频节能技术和同步伺服节能技术的优点，同时又克服了它们各自的缺点，在提升注塑机生产效率的基础上，节电效果好，而且具备绝对的性价比优势。
定量泵注塑机配套上异步伺服之后，具备了新的竞争力，对整个相关行业，具有颠覆性的意义。
四.异步伺服改造原理注塑机的用电量主要消耗在油泵电机上，所以，降低油泵电机的用电量是注塑机节能的关键。
注塑机伺服节能系统的应用
注塑机伺服节能系统的应用伺服节能技术简介早期注塑机以全液压式为主，对于节能及环保贡献上明显较弱，反观全电注塑机发展却是节能与环保贡献上最具代表性的设备技术，两者主要差异上在于伺服马达的使用，也就是说将液压式注塑机所有动作的驱动源由原本的液压马达被伺服马达所取代，成为所谓的全电式注塑机，当然取两者应用优势者即为油-电混合注塑机，使同时兼具液压与伺服之优点。
然而油压机在长时间维持高压、高出力时仍有全电机无法完全取代的优势，因此具节能环保的全液压系统也是现阶段最具潜能的设备技术，这里将重点以全液压伺服节能注塑机进行说明。
传统定量泵系统与伺服系统之差异注塑机从标准动作上可分解成锁模、射胶/保压、加料、冷却、开模、托进等几个阶段，各个阶段皆需要提供不同且适当的压力和流量，对于油泵马达而言，注塑机成型过程是属于变化的负载状态。
在定量泵的液压系统中(见图1)，马达是以恒定转速持续提供一恒定的流量，尽管透过比例式压力流量比例阀(EFBG)来达到各阶段所需压力及流量比例配置的结果，非属所需受控的液压油仍旧须排回油箱，对注塑机而言，输出功耗造成的电力消耗是持续性的，也就是说若注塑机属待机状态，定量液压泵则仍不断地提供恒定的流量并直接排回油箱，此即形成相当大且不必要的电力耗费。
然而伺服系统的控制技术(见图2)，可改善上述定量泵液压系统的缺点，伺服马达乃透过编码器传输讯号回馈至驱动器进行精准的回转控制，使其受控液压油之流量需求经油泵直接输出，也就是说输出流量的大小系透过精准转速的增减控制来获得；液压油之压力控制方面则是透过油泵上串联的一压力传感器，将压力讯号结果传递回馈至驱动器端进行连续的闭回路控制，以其达到压力精准控制为目的。
如此一来，伺服控制系统就可精准的提供注塑成型各阶段所需要的压力与流量，比较定量泵系统，可大幅降低输出的电力消耗。
注塑成型节能原理传统定量泵与伺服节能系统在注塑成型各阶段所使用电力消耗之状态，如图3所示，其各阶段动作下的电力消耗比较可获知，加料及冷却两阶段属于长时间作动的电力是最值得做省能控制的，尤其是冷却阶段，伺服系统对注塑机而言完全不需做功。
注塑机闭环伺服控制系统原理
注塑机闭环伺服控制系统原理
流量控制原理:当压力传感器检测到的压力小于压力设定值时，伺服驱动器控制伺服电机的转速，使泵的输出流量保持在设定值。
压力控制原理:当压力传感器检测到的压力达到设定值时，伺服驱动器控制伺服电机的转矩，使泵的输出压力保持在设定值。
◆多泵合流流量控
制原理
◎通过CAN总线
实现驱动器之间的
通信
◎主/从泵分配合
理，参数调试方便
◎高达16泵合流
的支持系统
◎系统流量可达
4000L/min
◆注塑机闭环伺服控制系统解决方案优点
●节能
注塑机闭环伺服控制系统的核心在于：根据制品生产过程中的实际需要，准确、快速提供相应的流量和压力，实现按需供油，完全杜绝溢流损耗。
这就满足了塑料成型快速、精密、节能的要求。
●精密
◎压力控制精度：先进、可靠的PID算法使系统压力波动范围小于±0.5bar，确保制品的高品质。
◎系统精度：射胶终点位置精度可达0.1mm，油泵的重复重量精度可达0.15%，减少次品率。
●响应快
◎“0~最大压力输出量”响应时间：最短20ms；”0~最大流量输出量”响应时间：最短30ms。
◎伺服电机的高转速可以快速增加油泵输出量，提高系统速度，带来极高的生产效率。
●省油
◎液压用的油，温升稳定，既可以节约用油，也可以延长液压部分元件的使用寿命。
●生产性能对比
●实际测试案例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在注塑机的伺服系统节能改造中，合顺节能以伺服电机+齿轮泵系统替代原有的异步电机+定量泵进行改造:
1.注塑机节能原理:
注塑机是注借助于螺杆（或柱塞）推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）料以高压快速方式，注射入到闭合好的模腔内，经冷却固化定型后取得制品的设备。
在这个过程中，有锁模、射胶、保压、储料、冷却、开模等工序。
传统注塑机油泵马达按最高压力和流量确定功率，以固定转速确定恒定流量，多余的液压油通过溢流阀回流，浪费能量。
注塑机进行伺服改造后，采用压力、流量双闭环时电脑控制，在锁模、保压、冷却阶段能按需输出流量和压力，但电机低速或停转，功率消耗最小。
由于异步电机负载偏大，所做无用功较大，导功率消耗大反观伺服电机为永磁同步电机，效率和功率因素高，在注塑机平均况下，伺服电机比异步电机效率高10%,传统注塑机因高压节流，油温升大，导致油体变稀、管路软化、漏油，必须对液压油进行冷却。
而伺服系统采用齿轮泵，根据需求提供流量，不存在节流，液压油温升低。
2.伺服节能改造特点:
伺服系统采用闭环转速控制，射台运动位置重复精度高生产出的产品精度高，一致性好；克服了普通异步电机定量泵系统由于电网电压、频率等变化会带来转速变化，进而引起流量变化，使注塑产品成品率降低的缺点；同时由于注射与锁模精度的提高，制品重量偏移量
降低，制品平均重量可降低，制品尺寸精度可提高；制品平均重量的降低，带来原材料的节约；此外伺服系统还可以按照电脑设定的任意压力、流量曲线运行，为开发各种塑料产品的成型工艺造了条件；经实践证明，注塑机工作由开机至进入稳态，油温上升,机器液压油无需冷却，降低了水资源的消耗，节约了冷却水系统容量，延长了整机特别是液压油、液压易损件（如油封）的寿命。
综上所述，进行伺服节能改造后系统呈现如下特点：
3.伺服节能改造效果
1）节电率在30%-80%,相比传统注塑机节电率在50%左右
2）提高生产效率5%-15%，产品加工时间缩短，提高产量。
3）增加产品数量合格率，减少原料损耗5%。
4）延长机器寿命10%-20%，减少设备维护费用。
5）提高管理效率，采用实时监测收集数据，可远程监控实现注塑机联网管理。