注塑机节能方案.doc

广东普雷斯顿自动化技术有限公司 节能产品事业部目 录一、概述1二 节能改造设计方案21.油泵马达改造方案22.油泵马达改造前后对比33.油泵马达改造的优点及预期效果74.电磁加热改造方案85.电磁加热改造前后对比86.电磁加热改造的优点及预期效果9三 设备选型9四 工程预算9一、概述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%。现有注塑机采用的加热方式是由电阻丝绕制的加热圈，加热圈的内外双面均发热，其内面（紧贴溶胶筒部分）的热传导到溶胶筒上，而外面的热量大部分散失到空气中，造成电能的浪费。并且造成车间环境温度升高，尤其是夏季对生产环境影响很大。电阻丝发热，其加热温度常时间高达几百度，电阻丝易因高温老化而烧断，设备的维修工作量较大。环境温度的升高，造成机器油温升高，油泵，油封寿命缩短，出现漏油和压力不稳定现象。二 节能改造设计方案1.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，流量传感器。系统组成如下图： 图1：系统组成示意图 系统由伺服控制器，伺服电机，齿轮泵，传感器组成。2.油泵马达改造前后对比 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： 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：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，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。射胶阶段中电机效率可达90%以上，由于效率高并且没有溢流，所以此阶段能量消耗较大，但没有多余的消耗。保压阶段：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： 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速度。熔胶阶段需要流量和压力都较大，此时功率消耗较大，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： 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，其余流量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。整个注塑过程，消耗能量分布如下图： 图2：注塑过程能量消耗分布图3.油泵马达改造的优点及预期效果1.) 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 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 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 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 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 液压系统的噪声在65dB以内，改善了操作机器的现场环境；4.电磁加热改造方案用电磁加热替代现有电阻丝（加热板）加热方式，对炮筒进行分段加热。系统组成如下图：5.电磁加热改造前后对比对比类型电 磁 加 热电 阻 丝 加 热加热原理磁场感应，涡流加热电，热转换加热导热方式 磁场感应，炮筒内部加热传导加热，外线圈热量散入空气热效率 高 低线圈发热 线圈本身不发热线圈发热对环境影响 低 高设备寿命 长 短升温速度 快捷 慢热效率 95 3070需要功率 合理 偏大6.电磁加热改造的优点及预期效果电磁加热技术是通过电磁感应原理使金属料筒自身发热，并且可以根据具体情况在料筒外部包裹一定厚度的隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效率，因此节电效果十分显著，可达30%75%。因为电磁加热