定量泵注塑機的變頻改造節(jié)能應(yīng)用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-11-13 09:06:21點擊率：

一、概述：

　　注塑機設(shè)備在各類加工行業(yè)中被廣泛的應(yīng)用，它使用的是注射成型的方式。

　　塑料注射成型是利用塑料三種狀態(tài)，借助于注塑機和模具，成型出所需要的塑料制品。盡管所用的注塑機不盡相同，但要完成的工藝內(nèi)容和基本過程還是相同的，下以臥式螺桿注塑機的加工過程為例予以說明。

　　1、合模與鎖緊

　　注射成型過程是一個循環(huán)工作過程，一般以合模作為過程的始點，合模過程中動模板的移動速度需符合慢–快–慢要求，而且有低壓保護階段。低壓保護的作用一方面是保證模具平穩(wěn)地合模，減小沖擊，縮短閉模時間，從而縮短成型周期；另一方面是當(dāng)動模與定模快要接近時，避免模具內(nèi)有異物或模內(nèi)嵌件松動脫落損壞模具。為高壓低速鎖模階段，該階段的作用是保證模具有足夠的鎖緊力，以免在注射、保壓時產(chǎn)生溢邊等現(xiàn)象。

　　2、注射裝置前移

　　當(dāng)合模機構(gòu)閉合鎖緊后，注射座整體移動油缸工作，使注射裝置前移，保證噴嘴與模具澆道口貼合，為注射階段作好準(zhǔn)備。

　　3、注射與保壓

　　完成上述兩個工作過程后，注射裝置的注射油缸工作推動注射機螺桿前移，使料筒前部的熔料以高壓高速注入模腔內(nèi)。此時螺桿頭部作用于熔料上的壓力稱之為注射壓力，又稱一次壓力。熔料注入模腔后，由于模具的冷熱傳導(dǎo)，使模腔內(nèi)物料產(chǎn)生體積收縮。為了保證塑料制品的致密性、尺寸精度、強度和剛度，必須使注射系統(tǒng)的模具施加一定的壓力進行補料，直到澆注系統(tǒng)（關(guān)鍵是澆口處）的塑料凍結(jié)為止。此時螺桿作用于熔料上的壓力稱之為保壓壓力，又稱二次壓力。

　　4、制品冷卻和預(yù)塑化

　　隨著模具的進一步澮，模具澆注系統(tǒng)內(nèi)的深料逐漸趨于凍結(jié)，尤其當(dāng)澆口凍結(jié)時，保壓已失去了補料作用，此時，可以卸去保壓壓力，使制品在模內(nèi)充分冷卻定型。

　　同時，螺桿傳動裝置帶動螺桿傳動，料斗內(nèi)的塑料經(jīng)螺桿向前輸送，在料筒加熱系統(tǒng)的外加熱和螺桿的剪切、混煉作用下，塑料逐漸依次熔融塑化，并由螺桿運到料筒端部，產(chǎn)生一定的壓力。這壓力是根據(jù)所加工塑料調(diào)節(jié)注射機液壓系統(tǒng)的背壓閥和克服螺桿后退的運動阻力建立的，統(tǒng)稱為預(yù)塑背壓，其目的是保證塑化質(zhì)量。由于螺桿不停地轉(zhuǎn)動，熔料也不斷地向料筒端部輸送，螺桿端部產(chǎn)生的壓力迫使螺桿連續(xù)向后移動，當(dāng)后移到一段距離，料筒端部的熔料足以滿足下次注射量時，由于制品冷卻和預(yù)塑同時進行一般要求預(yù)塑時間不超過制品冷卻時間，以免影響成型周期。

　　5、注射裝置后退

　　注射裝置是否后退根據(jù)加工塑料的工藝而定。有的在預(yù)塑化后退回，有的在預(yù)塑化前退回，有的在預(yù)化前退回，有的注射裝置根本不退回，如熱流道模具。注射裝置需要退回的目的是避免噴嘴與冷模長時間接觸使噴嘴內(nèi)料溫過低而影響下次注塑和制品質(zhì)量。有的為了便于清料，也常使注射裝置退回。

　　6、開模和頂出制品

　　模具內(nèi)的制品冷卻定型后，合模機構(gòu)就開啟模具。在注射機的頂出系統(tǒng)和模具的頂出機構(gòu)聯(lián)合作用下，將制品自動頂落，為下次成型過程做好準(zhǔn)備。

　　根據(jù)上述動作，按時間先后程序可疳注射機工作過程繪成曲線圖

二、注塑機的變頻改造的可行性：

　　一臺通用注塑機設(shè)備，在一個完整的注塑過程中的鎖模、射膠、充填、熔膠、冷卻、開模等階段對壓力的要求各不相同，開模階段只需保證較小的壓力即可，但要熔膠、冷卻時卻需要較大的壓力，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率。根據(jù)注塑機原理，我們知道電機轉(zhuǎn)速越高，注射壓力也就越大，所以通過變頻器對注塑機電機進行調(diào)速實現(xiàn)變壓節(jié)能是完全可行的。

　　當(dāng)前大多數(shù)注塑機生產(chǎn)商家都未采用節(jié)能變頻器技術(shù)，還是采用的星形-三角形啟動，由工頻電網(wǎng)直接供電，啟動電流大，且嚴(yán)重浪費電能；如果采用變頻調(diào)速調(diào)壓的方式則可實現(xiàn)注塑機電機的軟啟動，并可根據(jù)各個不同工藝階段的壓力需求自動改變運行頻率，達到節(jié)能增效的目的。這些功能可通過變頻器的流量壓力模擬反饋或多段速度的調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)。具有投資回收快的特點。

　　三、方案簡述：

　　目前一些注塑機已采用了變頻節(jié)能技術(shù)，收到了節(jié)能、超靜音、高效和可靠的顯著效果，且能大大減少注塑機的耗電量，這已在眾多注塑機用戶中得到了非常好的評價與信賴。通過一些專家的測試和改良，注塑機的變頻節(jié)能技術(shù)已日趨完善。

　　一般的注塑機的變頻節(jié)能改造通常是：將用來控制調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)閥的電量信號，進行轉(zhuǎn)換處理后作為變頻器輸出頻率的給定信號，或是將注塑機的鎖模、射膠、熔膠、冷卻、開模等工藝過程控制信號進行處理后作為變頻器的多段速或程序控制信號（也是變頻器輸出頻率的給定信號），以此調(diào)節(jié)方式來滿足注塑機各種工藝對供油壓力和流量的要求，并達到節(jié)能的目的。

　四、塑機節(jié)能的原理及可行性分析

　　1.理論原理

　　油泵的輸出功率： pt=p×Qt=p×v×n （1）

　　油泵的理論轉(zhuǎn)矩：Tt=1/2π×p×V（2）

　　P為壓力，Qt為流量，V為油泵排量，n為油泵的轉(zhuǎn)速，將（2）式代入（1）式得：

　　Pt=2π×Tt×n （3）

　　如果忽略機械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認為油泵的輸出功率等于電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速的乘積。因此可以看出，當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時，系統(tǒng)需要的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是，由于電動機始終運行在工頻50HZ狀態(tài)上，并不能根據(jù)實際的需求來降低其轉(zhuǎn)速，從而減小流量。因此多余的液壓油只能通過比例流量閥流回油箱，造成能源的白白浪費。

　　2、油泵變頻調(diào)速節(jié)電運行

　　從圖1注塑機的P=f（t）工序過程中看出，在不同時間段，它的主油泵壓力是變化的，而且起伏較大，這就存在節(jié)能的可能性，且潛力較大。據(jù)統(tǒng)計，注塑機節(jié)電率一般可達25%-60%。眾所周知注塑機未使用變頻器時，主泵的電動機始終恒速運行，是極不經(jīng)濟的運行的方式。

　　采用注塑機節(jié)電控制器，將控制比例流量閥的電流信號（0-1A），按每個生產(chǎn)工藝階段設(shè)定的流量比例，得到0-1A的比例信電表去打開電磁閥的比例開度，以提供系統(tǒng)所需的壓力。多余的流量通過溢流閥溢流掉。把比例流量信號連接到注塑機節(jié)電控制器作為驅(qū)動指令，控制油壓驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，油泵只補充油路中所消耗的部份，油泵電機按比例指令運轉(zhuǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的流量，以提供系統(tǒng)所需的壓力。即需要多少提供多少，在源頭上讓它不產(chǎn)生浪費。因此用變頻節(jié)電系統(tǒng)在注塑機的整過生產(chǎn)過程中都具有明顯的節(jié)電效果，從而能夠較大幅度節(jié)能省電，為用戶帶來可觀的經(jīng)濟效益。

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