一、前言

　　對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機是塑料制品廠的主要能耗設(shè)備之一，因此降低注塑機的能耗、提高生產(chǎn)效率成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

　　SDZ10系列注塑機專用交流伺服系統(tǒng)是歐瑞傳動電氣有限公司自主研發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)。SDZ10系列伺服驅(qū)動器采用32位高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)，具有電壓利用率高、功率因數(shù)高、動態(tài)響應(yīng)速度快、控制精度高、噪音低等特點。其液壓能耗要比比傳統(tǒng)注塑機節(jié)能40~90%，比變頻器改造注塑機節(jié)能20~50%。

　　二、伺服系統(tǒng)的節(jié)能原理

　　根據(jù)流體力學(xué)計算公式油泵的輸出功率：Pt=p×Qt=p×V×n (1)

　　而油泵的理論轉(zhuǎn)矩: Tt=[1/(2π)]×p×V (2)

　　式中p為壓力(單位MP)，Qt為流量，V為油泵排量(油泵每轉(zhuǎn)排出的油量CC/rev)，n為油泵轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)

　　在同樣的油泵和同樣的系統(tǒng)壓力下，油泵的輸出功率跟電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩完全成正比例。傳統(tǒng)注塑機使用額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)的4極電機，輸出轉(zhuǎn)速不可調(diào)節(jié)。如果改成可控制的伺服系統(tǒng)，可以完全根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的流量要求進行速度控制，根據(jù)當(dāng)前的壓力要求控制轉(zhuǎn)矩輸出。比如：注塑機系統(tǒng)使用64cc的油泵，系統(tǒng)最大壓力要求175bar，此時傳統(tǒng)油泵的輸出功率約為28kw。改用伺服系統(tǒng)，如果在熔膠動作下系統(tǒng)要求50%的系統(tǒng)壓力和50%的熔膠速度，此時的輸出功率就會變?yōu)?KW左右，省電75%。詳細(xì)節(jié)能過程可參考下表：

　　圖一：注塑機工序圖和能耗對照圖

　　三、注塑機節(jié)能改造方法

　　以歐瑞傳動電氣有限公司的SDZ10系列注塑機專用伺服系統(tǒng)舉例說明改造過程：首先要把原系統(tǒng)的普通異步電機和定量油泵換為伺服電機以及齒輪泵或者螺桿泵，在油泵輸出直通管路里增加壓力變送器，去掉原系統(tǒng)的比例壓力閥比例流量閥以及相應(yīng)的放大板。從注塑機的電腦控制里取出壓力給定和流量給定的模擬信號，經(jīng)過綜合處理轉(zhuǎn)變?yōu)?-10VDC的模擬電壓信號，直接加在歐瑞伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)壓力給定信號和系統(tǒng)流量給定信號的輸入端;將油泵出口的壓力傳感器接入伺服的壓力反饋信號端口。伺服系統(tǒng)通過接入的壓力和流量信號進行PI調(diào)節(jié)，改變伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而改變油泵電機的輸出流量Qt和壓力p，以滿足注塑機在各個工序中所需的油壓大小和流量速度。

　　1、注塑機伺服系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方框圖如下(圖二)：

　　2、SDZ10伺服單泵控制系統(tǒng)構(gòu)架圖和端子接線圖：

　　3、多泵合流控制系統(tǒng)構(gòu)架圖和端子接線圖：

　　主泵驅(qū)動器接線圖如下：

　　輔泵驅(qū)動器接線圖如下：

　　四﹑應(yīng)用實例

　　深圳震雄集團和廣東順德的震德塑料機械有限公司從2010年開始使用我公司產(chǎn)品，配套到JM和EM系列注塑機上面。使用后系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)能效果顯著、過載能力強，得到客戶廣泛認(rèn)可。

　　工程實例1：深圳龍崗某實業(yè)有限公司注塑機節(jié)能使用案例

　　該公司原有注塑機10臺，其中震雄Jm-98型6臺，震德EM-180型4臺。后因擴大生產(chǎn)規(guī)模新購買EM-180伺服注塑機5臺，共有15臺注塑機，。采用一臺6KV/400V500KVA的變壓器供給市電，由于該變壓器長期超載運行，引起過流保護開關(guān)經(jīng)常跳閘，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。通過檢測伺服注塑機和普通注塑機的工作電流發(fā)現(xiàn)，做同樣的產(chǎn)品伺服機平均工作電流要低30%左右。為了盡快解決目前的困境，該公司對原有注塑機全部進行伺服改造，并與2011年6月進行改造。改造前總線電流為760A，接近或有時超過變壓器的額定電流，改造后總線電流降為600A左右，大大低于變壓器的額定電流，過流保護開關(guān)再也沒有跳閘過，保證了生產(chǎn)的連續(xù)正常進行?，F(xiàn)以震德EM-180機臺,生產(chǎn)游戲機外殼時,各個工序狀態(tài)油泵電機所消耗的功率對比，從中可以看出，伺服時各個工序所消耗的功率降低較多，如果產(chǎn)品所需的冷卻時間和中間時間越長，則節(jié)能效果會更好。注塑機能耗主要有有液壓系統(tǒng)耗能和電熱耗能以及其他耗能，如果單純考慮液壓系統(tǒng)的節(jié)能比例將會超過50%。

　　工程實例2：廣東中山某電器有限公司注塑機改造案例

　　該公司一臺寶源650噸注塑機，主要生產(chǎn)魚缸。原系統(tǒng)使用變頻器進行過節(jié)能改造，采用110kw變頻器和90kw電機拖動三聯(lián)泵，油泵總排量200cc左右。傳統(tǒng)定量泵要產(chǎn)生足夠的系統(tǒng)壓力，至少要保持600轉(zhuǎn)左右的運轉(zhuǎn)速度。其工作原理決定了注塑機采用變頻改造，為了保證壓力響應(yīng)速度，必須讓油泵保持600轉(zhuǎn)左右的底流速度，這一部分的能量損耗是始終維持的。伺服系統(tǒng)采用變量泵控制，可以控制油泵在100轉(zhuǎn)以內(nèi)維持系統(tǒng)所需的最高壓力。順著伺服系統(tǒng)的成熟發(fā)展，很多客戶已經(jīng)不滿足于變頻系統(tǒng)的節(jié)能效果。我們的改造方案是：使用歐瑞SDZ10-0320T3伺服系統(tǒng)匹配上海誠捷NT5-G100F齒輪泵，使用兩套進行合流控制。歐瑞伺服注塑機合流方案主輔泵間采用通訊控制，數(shù)據(jù)傳送精確;保壓時，切除從泵，單泵保壓更加節(jié)能，穩(wěn)定。做同樣的魚缸產(chǎn)品，改造后系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，比原變頻器系統(tǒng)節(jié)能27.8%左右，但是產(chǎn)品合格率卻高于變頻器系統(tǒng)。

　　節(jié)能效果測試表

　　五、結(jié)束語

　　注塑機改造伺服系統(tǒng)其節(jié)電效果顯著，其節(jié)電率能達(dá)40~90%，且系統(tǒng)起壓快，運行可靠平穩(wěn)，保護功能強，同步控制準(zhǔn)確，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護費用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。因此，伺服系統(tǒng)值得在注塑行業(yè)中推廣應(yīng)用。.