圖五 油路系統(tǒng)原理圖

A₁：油缸無(wú)桿腔活塞面積 F：工作負(fù)載 P₁：工作壓力 Q₁：工作流量

△P：比例調(diào)速閥兩端的壓力差 P_b：油泵壓力 Q_b：油泵流量 n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

l 流量控制狀態(tài)

系統(tǒng)處于流量控制狀態(tài)時(shí)，油泵壓力P_b大于工作壓力P₁且小于塑機(jī)設(shè)定壓力，比例溢流閥將可靠關(guān)閉。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，P_b與P₁之間的壓力差△P會(huì)有相應(yīng)波動(dòng)，并使工作流量Q₁發(fā)生變化。以上變化通過(guò)流量、壓力反饋閥傳遞給變量泵的調(diào)整活塞?；钊S之推動(dòng)柱塞泵斜盤(pán)并改變油泵排量，最終穩(wěn)定泵的輸出流量Q_b。由此看出，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力自適應(yīng)控制，基本上沒(méi)有溢流損失，但為了控制工作流量Q₁，調(diào)速閥上仍存在一定節(jié)流損失。

l 壓力控制狀態(tài)

系統(tǒng)處于壓力控制狀態(tài)時(shí)，變量柱塞泵的斜盤(pán)傾角很小，僅有少量的液壓油流過(guò)比例溢流閥，保證形成一定的系統(tǒng)壓力。通過(guò)改變比例溢流閥的輸入信號(hào)，就可以得到相應(yīng)的油泵輸出壓力。比起傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)，該控制方式在一定程度上減小了溢流損失。

通過(guò)以上三種控制方式的分析可以看出：

（1）傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)存在著相當(dāng)嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況。據(jù)以往統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，其最高工作效率不會(huì)超過(guò)40％，對(duì)這種注塑機(jī)的節(jié)能改造勢(shì)在必行；

（2）變量泵注塑機(jī)是從液壓元件的角度出發(fā)，挖掘油路上的節(jié)能改造空間，從而提高了油路系統(tǒng)的工作效率。但受其控制方式限制，該系統(tǒng)不能完全消除節(jié)流、溢流損失。

（3）變頻注塑機(jī)從電氣控制的角度出發(fā)，從調(diào)速方式上改造傳統(tǒng)油路，利用現(xiàn)代電控系統(tǒng)精確、快速、可靠的特點(diǎn)，可從源頭上消除節(jié)流損失并減少溢流算損失。

二、系統(tǒng)響應(yīng)及加速過(guò)程分析

如圖六，比例調(diào)速閥的流量Q是由閥兩端的壓力差△P建立起來(lái)的。顯然，壓力差△P越大，其油路加速就越快。又由圖七，比例溢流閥的壓力P是隨著溢流Q的增大而提高的。由此得出結(jié)論：在同樣設(shè)定下，溢流量越多，調(diào)速閥兩端的壓力差就越大，加速也就越快。很明顯，定量泵的溢流量總會(huì)大于變量泵，其調(diào)速閥兩端的壓力差△P也要大些。所以，同樣設(shè)定下，定量泵系統(tǒng)要比變量泵系統(tǒng)加速快，承受負(fù)載的能力更強(qiáng)。

對(duì)變頻注塑機(jī)來(lái)說(shuō)，因?yàn)楸壤{(diào)速閥取消，工作負(fù)載通過(guò)液壓油直接傳遞到泵體上，其系統(tǒng)加速過(guò)程主要由變頻器和電機(jī)的加速性能決定。英威騰電氣有限公司生產(chǎn)的CHV系列矢量變頻器具有輸出轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)快等特點(diǎn)。變頻器在PG矢量控制狀態(tài)下0轉(zhuǎn)速仍有180%的額定轉(zhuǎn)矩輸出，而變頻器完全建立額定轉(zhuǎn)矩的時(shí)間只需0.1秒。另外，矢量變頻技術(shù)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是可使電機(jī)獲得較硬的機(jī)械特性，這使電機(jī)在負(fù)載突變時(shí)仍能保持相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)我公司以往的無(wú)PG矢量變頻器在注塑機(jī)節(jié)能工程上的應(yīng)用表明，改造后的系統(tǒng)加速性能和改造前的定量泵系統(tǒng)不差上下。

由上得出，三種控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)、變頻注塑機(jī)的系統(tǒng)加速性能及承受負(fù)載能力要優(yōu)于變量泵系統(tǒng)，其產(chǎn)品成形周期也要短些。

三、節(jié)電率分析

無(wú)論是變量泵注塑機(jī)還是變頻注塑機(jī)，都是為了改變傳統(tǒng)定量泵塑機(jī)能耗大、效率低的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的，因此節(jié)電率是比較兩個(gè)系統(tǒng)優(yōu)劣的至關(guān)重要的參數(shù)。若油泵的輸出流量、輸出壓力、排量、轉(zhuǎn)速分別表示為Q、P、V_b、n，則油泵的輸出功率N用公式表示為：

由前面的分析可知，變量泵塑機(jī)是通過(guò)改變油泵排量V_b節(jié)省能耗，變頻注塑機(jī)則是通過(guò)改變油泵轉(zhuǎn)速n達(dá)到節(jié)能目的。

通過(guò)變頻器的閉環(huán)矢量調(diào)速功能，變頻注塑機(jī)的油泵轉(zhuǎn)速n可實(shí)現(xiàn)0到額定轉(zhuǎn)速之間線(xiàn)性調(diào)節(jié)范圍，尤其是在塑機(jī)待機(jī)及無(wú)動(dòng)作情況下（如冷卻階段），電機(jī)及油泵轉(zhuǎn)速可降至0，基本無(wú)能耗損失。值得注意的是，油泵在低轉(zhuǎn)速時(shí)的容積效率會(huì)下降，這在一定程度上會(huì)影響了節(jié)電效果。對(duì)此，我們將通過(guò)提高變頻器低頻增益的方法來(lái)改善這種情況。而且，實(shí)際生產(chǎn)中流量低于20％的情況是極少的，所以油泵轉(zhuǎn)速也不可能出現(xiàn)過(guò)低的情況。

變量泵注塑機(jī)是通過(guò)機(jī)械裝置調(diào)整油泵排量V_b的，顯然其可調(diào)節(jié)的線(xiàn)性范圍有限，不能實(shí)現(xiàn)零排量輸出。且任何情況下，電機(jī)都是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，有很多無(wú)謂的能量損失。從我公司的一些塑機(jī)節(jié)能改造實(shí)例來(lái)看，對(duì)變量泵塑機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造仍會(huì)有5%～20%的節(jié)電率。由此可見(jiàn)，變頻注塑機(jī)的節(jié)電率要高于變量泵注塑機(jī)。

四、成本及維護(hù)保養(yǎng)分析

以下比較均以鎖模力120噸的臥式注塑機(jī)為基礎(chǔ)。

1．成本比較

2．維護(hù)保養(yǎng)分析