淺析注塑機伺服節能改造

薛凱文

（天津中至信科技發展有限公司 天津 300384）

引言

傳統注塑機“高壓節流”導致定量泵系統嚴重的電能浪費。所浪費的電能將轉化為熱能，冷卻循環水則進一步浪費了電能。注塑機電液伺服系統可根據具體的負載變化，實現液壓油的“按需供給”，從而取得顯著的節能效益。

1 傳統定量泵注塑機工作原理

注塑機的主要工序依次如下：鎖模、膠凝、保壓、送料、冷卻、開孔、彈射。工序不同，所需要的工質的流量與壓力都有區別。在油泵電機中，注射成型機的成型過程屬于變負荷狀態。在定量泵液壓系統中，電機旋轉，帶動與其連接的油泵工作，正常情況下，電機的轉速都為額定值。油泵產生液壓，使系統不斷的從中獲取動力。注塑機在不同的工序下，需要的流量與壓力有區別，而電機工作在額定轉速下時，油泵輸出的為注塑機工作與轉速最高值的液壓流量。傳統的定量泵注射成型機在負載壓力和流量需要改變時，通常采用閥門來調節輸入功率。流體流經閥門時，將產生能量損失，且這部分能量損失所占比例較大，流體會在閥門處出現溢流，用閥門調節流量的過程稱為壓差節流。當系統工作了一段時間后，負荷的頻繁變動促使壓力大幅變化，然而，泵仍處于工頻運行狀態，多余的液壓油通過安全閥回流到儲罐，相應的也把其中的能量帶回儲罐。這增加了冷卻系統的工作量。

2 伺服液壓驅動系統工作原理

伺服系統的控制技術可以彌補上述定量泵液壓系統的不足。注塑機工作時，其關鍵參數為流體的壓力與流量值，將這些信息轉換為信號，通過注射卡變換為伺服液壓系統能夠接受的信號，這樣，就可以實現根據注塑機流量決定電機轉速。具體方法為，根據流量確定油壓系統壓力值，在控制系統中，相應大的閉環控制單元將對數據進行分析處理，得到注塑機應該工作的轉速值。之后，壓力傳感器將壓力值將會與設定值對比，并將數據的分析處理結果發送給反饋控制單元，控制單元使用PID控制原理，能夠較快的處理好數據并輸出，達到控制壓力的目的。這樣，系統的工作壓力就能夠限制在較為穩定的范圍。通過上述控制，能夠實現伺服液壓系統流量與壓力調控的自動化。這樣，注塑機工作的整個過程中，系統內的負荷流量的實際值能夠與泵提供的流量吻合，達到減少油耗，提高油的使用率，提高系統效率的目的。

3 伺服液壓系統注塑機的性能優點

節電效果突出：伺服液壓驅動系統使整個系統油量供給實現自動化。當系統工作時，能夠根據不同的符合狀態提供所需油量；當系統進行冷卻時，控制電機不運行。這樣，電機就減少了不必要的功率輸出，從而提高了系統的節油率，至少節省了30%的功率。更穩定：驅動系統為雙閉環，實現流量和壓力的控制，通過這一方法，系統的穩定性能大大提升?？偟膩碚f，產品質量重復精度通過這一控制，能夠限制于0.3%內，使得產品合格率大大提升。

響應迅速及時：系統精度高，控制系統工作于最小轉動慣量，能夠在極短的時間內，如50毫秒響應，需要精確調整注塑成型工藝，更容易見面。同時，減少模具鎖定的影響，使得機械和模具的使用年限大大提高。噪聲小：系統產生的噪聲小，大大提高了工作環境質量。

降低油溫：通過使用這一控制系統，能夠大大減小系統本身的產熱，這樣，工質油能夠工作在合理的溫度下，液壓油與使用油的相關部件的壽命得到提升，使用時的故障頻率降低。同時，由于油溫的下降，也節約了60%左右的冷卻水。

4 注塑機伺服節能改造的經濟和環境效益

天津某成型廠注塑機伺服節能改造實例，A車間更換5臺注塑機馬達,包含震德280T注塑機1臺、震德380T注塑機2臺、震德480T注塑機2臺。

①震德380T注塑機2臺，改裝前平均每小時耗電量為16.4kW.h，年能耗量為195356.8kW.h；改裝后實際平均每小時耗電量為1.95kW.h，年能耗量為23228.4kW.h。機臺年平均嫁動率68%,工作時間為5956H.年節能量(度)=平均節能量(度/H)*所改機臺數量*5956H。

②震德280T、震德480T注塑機改造前平均每小時耗電量分別為:16.19kW.h.16.17kW.h,年總能耗量為484401.48kW.h改造后實際用電量平均每小時耗電量分別為:2.7kW.h、2.55kW.h。年總能耗量為69685.2kW.h。

經統計，注塑機通過伺服節能改造后，A車間共節電量58.68萬kW.h/a，經濟效益達53.4萬元/a，環境效益可間接減排CO2146.7t/a。

結語

注塑機伺服節能改造無論從原理分析、優點分析以及效益分析都有明顯的優勢，其高節能節電率可幫助企業在經濟效益、環境效益和社會效益方面得到顯著提高，同時，相應的國家重視環保的呼聲，順應市場的發展趨勢。因此，供電企業應注重對新技術與新設備的應用，將節能減排工作應用與實踐中，提高企業的綜合能力。