节能伺服改造方案

1 节能伺服改造方案节能伺服改造方案 目目 录录 一 概述一 概述 2 二 节能改造设计方案二 节能改造设计方案 3 1 油泵马达改油泵马达改造造方案方案 3 2 油泵马达改造前后对油泵马达改造前后对比比 4 3 油泵马达改造的优点及预期油泵马达改造的优点及预期效效果果 7 三 三 注塑机伺服节能改造的必注塑机伺服节能改造的必要要性性 8 四 四 项目报价清项目报价清单单 8 五 五 厂伺服系统节能改造厂伺服系统节能改造投投资分析资分析 9 六 成功案六 成功案 例例 10 2 一 概述一 概述 注塑机是塑胶行业的主要生产设备 电能浪费严重 由于电价昂贵 电费在企生产 成本中占有相当大的比重 已经成为严重响企业生产效益的重要因素 随着市场竞争的日 益加剧 各企业都在采取各种节能降耗措施 努力降低生产成本 以便提高市场竞争 能 根据用户的注塑机的电机功率 电机转速 油泵排量和系统压力定制产品 满足所有规格 设备 安装过程和普通塑机一样 方便简易 受到广大塑胶行业企业的欢迎 既响应了国 家的节能减排 节能降耗号召 也带了可观的经济效益 产品美观耐用 省电环保 根据注 塑制品的不同 节电率达 40 80 全部收回投资时间在 6 12 个月 是企业进行注塑机 伺服节能改造 注塑节电改造的最佳最理想的产品 注塑机节能改造目的 节约能源 降低成本 提升品质 改善工况 注塑机节能改造目的 节约能源 降低成本 提升品质 改善工况 在注塑产品的成本的构成中 电费占了相当的比例 依据注塑机设备工艺的需求 传统的注塑机油泵马达 电阻加热线圈是注塑机的主要耗电部件 占整个设备耗电量比例 高达 95 以上 随着能源问题日益受到重视 节约能源变得越来越重要 设计与制造新一 代 节能型 注塑机 就成为迫切需要关注和解决的问题 注塑机的工艺过程一般分为合 模 锁模 射胶 保压 熔胶 冷却 松模 开模 取出等几个阶段 各个阶段需要不同 的压力和流量 对于油泵马达而言 注塑过程的负载总是处于变化状态 在定量泵的液压 系统中 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 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 注塑行业成本比例图 注塑行业成本比例图 注塑成本是指生产过程中的成本及全部损耗 包括 人工 水电费 模具 原料 色粉 配料 维修费 设备损耗 折旧 工具 包装材料及辅料等 以下是大多数厂家 注塑成本费用比例图 3 这个图中可以看出注塑成本的电费支出占了绝大部分 所以对注塑机进行节能改 造就非常有必要 普通电机的缺点 普通电机的缺点 1 冷却 保压时 电机任然保持高速转动 2 转动惯量大 响应速度慢 调节困难 3 保压时的高热量与冷却过程相对矛盾 4 对液压系统清洁度要求高 噪音大 维护成本上升 二 节能改造设计方案二 节能改造设计方案 1 油泵马达改造方案油泵马达改造方案 油泵马达采用伺服系统进行改造 整个系统包括伺服控制器 永磁同步伺服电机 齿轮泵 压力传感器 旋转编码器 系统组成如下图 4 图 1 系统组成示意图 系统由伺服控制器 伺服电机 齿轮泵 压力传感器 旋转编码器组成 图 2 伺服系统改造工作原理图 注塑机通过电脑指令反馈给伺服驱动器 旋转编码器和压力传感器分别给到伺服驱 动器速度反馈和压力反馈 然后组成一个整体的闭环系统 整个系统精确到 0 03S 2 油泵马达改造前后对比油泵马达改造前后对比 5 由于交流伺服具有杰出的速度 力矩控制特性 使伺服式油电混合节能注塑机在不 同工作阶段都具备了崭新特点 简述如下表 合模 锁模阶段 合模 锁模阶段 动作要求 合模动作尽可能快速动作 在模具到位时立即停止 防止模具到位时撞模 并 且在模具移动时如出现异物卡模时及时停止移动 机型动作的实现能量消耗分析 传统油压机采用调节阀门 部分流量进 入开合模油缸推动锁模动作 其余流量经节流阀回流 异步电机带动油泵以亚同步 速转动 合模动作消耗部分 流量 回流部分能量为浪费 的能量 伺服式电液混合节能型伺服器调节油泵速度 供油 速度等于推动合模油缸所需 要的油量 完全没有溢流 并且可以精确控制合模动作 的行程距离 在到位后自动 实现锁模 在合模的过程中 伺服系统工作于带力矩限制 的速度闭环控制模式 如果 出现异物卡住模具导致阻力 非正常增加时 电机会自动 停止运行 合模移动中电机效率可达 85 以上 锁模阶段电机速 度接近零速而最大出力不减 功率消耗最小 射胶阶段 射胶阶段 动作要求 匀速射出 速度精度高 射出量精确控制 射满模腔后立即转为压力控制进入 保压过程 机型动作的实现能量消耗分析 传统油压机采用调节阀门 部分流量进 入开合模油缸推动锁模动作 其余流量经节流阀回流采用 调节阀门 部分流量进入射 胶油缸推动射胶动作 其余 流量经节流阀回流 异步电机带动油泵以亚同步 速转动 合模动作消耗部分 流量 回流部分能量为浪费 的能量异步电机带动油泵以 亚同步速转动 射胶动作消 耗部分流量 回流部分能量 为浪费的能量 由于射胶动 作对压力和速度都有要求 因而电机负载较重 从电网 取用功率很大 能量损失也 比较大 伺服式电液混合节能型伺服器调节油泵速度 实现 速度平滑给定控制 供油速 射胶阶段中电机效率可达 90 以上 由于效率高并且 6 度等于推动射胶动作所需要 的油量 完全没有溢流 并 且可以方便 精确控制射胶 动作的行程距离 没有溢流 所以此阶段能量 消耗较大 但没有多余的消 耗 保压阶段 保压阶段 动作要求 恒定压力控制 确保产品成型密度一致 机型动作的实现能量消耗分析 传统油压机控制高压节流阀调节压力 实现恒压控制 异步电机带动油泵以亚同步 速转动 所有流量均经节流 阀回流 此时所需油压很大 电机从电网的取用功率很大 并且所有能量都被浪费 伺服式电液混合节 能型 伺服器调节油泵速度至接近 零速 并且转入力矩控制 精确保持压力 此时电机输出力矩较大 但 转速接近零速 所以几乎不 输出功率 从电网取用的功 率仅几百瓦 熔胶 冷却阶段 熔胶 冷却阶段 动作要求 熔胶时进行速度控制 要求尽可能较快地将射台推出至适当的位置 同时螺杆 将足够量的熔胶推出至射口处 并且要求射台推出时有一定的背压 为节省时间 熔胶与 冷却一般同时进行 但如果冷却时间较长 会出现熔胶结束后仍需等待冷却的空等时间 机型动作的实现能量消耗分析 传统油压机采用调节阀门 部分流量进 入液压马达驱动螺杆 部分 进入射胶油缸推动射台回程 动作 其余流量经节流阀回 流 异步电机带动油泵以亚同步 速转动 在熔胶阶段溢流较 少 此时功率消耗较大 能 量损失较少 但在 空等 时段 所有流量均经节流阀 回流 功率消耗较大 所有 能量都被浪费 伺服式电液混合节 能型 伺服器调节油泵速度至最佳 速度 精确控制射台和螺杆 熔胶阶段需要流量和压力都 较大 此时功率消耗较大 7 速度 但实际效率接近 90 功率 损耗很小 在到达 空等 时段时 运动系统需要的净 流量为零 伺服器调节油泵 速度至接近零速 并且转入 力矩控制 稳定保持压力 此时电机输出力矩较大 但 转速接近零速 所以几乎不 输出功率 从电网取用的功 率仅几百瓦 松模 开模阶段 松模 开模阶段 动作要求 快速打开模具 动作快捷到位 机型动作的实现能量消耗分析 传统油压机采用调节阀门 部分流量进 入开合模油缸推动松模 开 模动作 其余流经节流阀回 流 异步电机带动油泵以亚同步 速转动 此阶段功率消耗较 大 能量浪费较小 伺服式电液混合节 能型 伺服器调节油泵速度至最佳 速度 快速控制松模 开模 动作 此阶段需要流量和压力都较 大 此时功率消耗较大 实 际效率接近 90 功率损耗 很小 8 3 油泵马达改造的优点及预期效果油泵马达改造的优点及预期效果 1 节能节能 采用伺服系统的注塑机 系统压力 流量双闭环 液压系统按照实际需要的流量和 压力来供油 克服了普通定量泵系统高压溢流产生的高能耗 在预塑 合模 射胶等高流 量工作阶段电机按照设定的转速工作 在保压 冷却等低流量工作阶段降低了电机转速 油泵电机实际能耗降低了 30 60 2 响应迅速 生产效率高响应迅速 生产效率高 伺服系统响应速度快 压力上升时间和流量上升时间快至 30ms 提高了液压系统的 响应速度 减少了动作转换时间 加快了整机的运行节拍 注塑机液压系统自动运行时 当有阀门打开时 系统压力会瞬间下降 伺服系统可以在 30ms 以内迅速补充油量 恢复 压力至设定值 3 压力稳定精密压力稳定精密 伺服系统调节能力强 压力闭环控制模式使系统压力非常稳定 压力波动量低于 0 5bar 提高了塑料产品的成型质量 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创造了条件 4 重复精度高 省料重复精度高 省料 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 9 而引起流量变化 使注塑产品成品率降低的缺点 5 油温温升低油温温升低 注塑机工作由开机至进入稳态油温上升 8 10 室温 35 下无需冷却水 冷却器 的用量也大为减少 延长了整机特别是液压油 液压易损件 如油封 的寿命 6 噪声低噪声低 液压系统的噪声在 65dB 以内 改善了操作机器的现场环境 三 三 注塑机伺服节能改造的必要性注塑机伺服节能改造的必要性 现在做注塑机节能改造的方式有很多 炮筒余热回收 变频改造 变量改造 伺服 节能等等 海天公司从 2008 年开始采用新一代伺服电机 现在每年安装上万台 至 2011 年伺服节能技术已经非常成熟 正向市场大步的迈进 现在全新高档的注塑机都是带伺服 系统 不管是其他的哪一种形式的注塑机节能改造 都会退出历史的舞台 注塑机伺服节 能改造将掀起未来三年的改造热潮 伺服节能改造将成为行业竞争的一大新亮点 是提高 企业竞争力的有力保证 不仅如此 也会为企业带来新的利润增长点 高明的企业家和领 导高层都在进行传统注塑机的伺服节能改造 伺服改造被越来越多的企业厂家所看好 四 四 项目报价清单项目报价清单 1 伺服系统配型及报价 伺服系统配型及报价 序号品牌 吨位改前电机 KW 数量 台 驱动器型号系统价格 元 1HTF53055 01IS300T050C 2 总金额 大写 不含税价 含税另加 10 10 2 伺服系统主件配置表 伺服系统主件配置表 驱动器型号最高工作压力 bar 泵排量 cc r 最大流量 L m伺服驱动器 KW 伺服电机 IS300T050C 214080 2160 230195N M 说明 1 上述报价为验收后一次性采购价格 2 油泵采用日本原装住友齿轮泵或意大利螺杆泵 如果采用国产诚捷齿轮泵价格可 下调 元 3 控制系统采用深圳汇川伺服系统及伺服电机 4 产品保修 油泵保修一年 其他部件均免费保修一年半 5 本报价与系统的最大流量有直接关系 最大流量变化 价格则不同 6 本报价含设备运输费 安装 调试 服务费等 7 上述报价为不含税价 含税价需增加税金 10 四 四 厂伺服系统节能改造投资分析厂伺服系统节能改造投资分析 1 项目改造节能评估 以 项目改造节能评估 以 HTF530 机型为例分析 机型为例分析 预计节 能率 注塑机 型号 电动机功率 KW 预计每小 时耗电 每天耗电 度数 每天节电 度数 改造前HTF53055 033792 0 正常状 况 50 HTF53055 016 5396 0396 0 最低承 诺 30 HTF53055 023 1554 4237 6 说明 1 采用汇川 IS300 伺服系统改造 HTF530 注塑机一台 2 每天按 24 小时开机计算 正常工作时实际耗用功率按 33 度 小时评估 3 表中的 改造前 指的是原来未做任何节能改造的普通异步电机 变量泵系统 4 表中的 正常状况 指的是德天机械给客户改造后的正常节能状况 5 表中的 最低承诺 指的是德天机械给客户承诺的最低节能率 2 投资回收期分析 投资回收期分析 A 直接节电费用 直接节电费用 11 可能性每天节 电度数 度 每月节电 度数 度 每月节电 费用 元 每年节电 费用 元 年 正常状 况 475 21235510502126023 最低承 诺 316 88237700184015 说明 1 综合电价按 1 0 元度计算 每月工作天数 26 天 2 正常状况 指的是按 50 的节能率计算的投资回报状态 3 最低承诺 指的是按 30 的节能率计算投资回报的状态 B 投资回报期分析 投资回报期分析 可能性每月节省电费 元 每月节省料费 元 总投资 元 回报期 月 正常状 况 12355 26916 1 最低承 诺 8236 8691 80000 8 9 C 间接经济效益 间接经济效益 1 产品合格率提高带来的收益 2 节省冷却运水 可以把循环水水泵阀门关小一点让水泵电机轻载 从而节 省电能 3 因油温降低间接带来注塑机的油封寿命和液压油老化延长 从而节省注塑 机的维护费用 4 因油温降低热辐射低 间接带来车间的降温费用下降 少开空调或风扇 5 利用伺服机的精度提高可以承接单价更高的产品来做 6 噪音降低 3 正常状况投资收益分析 正常状况投资收益分析 年节约电费14826