注塑机节能控制系统(培训资料)

（高级工程师）<<注塑成型机加装变频节能器讲义>>解决能源危机第一页，共73页。目录一、TFX-2100注塑机节能原理分析二、TFX-2100注塑机系统功能介绍三、TFX-2100注塑机节能器的操作四、问与答？五、应用实例说明第二页，共73页。一、注塑机节能原理分析注塑机耗能组成部分：

一般而言：A、电热占整机耗能比例为：

20%—30%B、油泵占整机耗能比例为：

70%—80%第三页，共73页。注塑机的分类及耗能比较：

A、定量泵注塑机：油泵耗能比例大，改造后节能效果达40%-65%。

B、多级泵注塑机：比定量泵节能10%-20%，也可以进行节能改造，节能效果达30%以上。

C、变量泵注塑机：比定量泵节能20%-40%。

D、全电动注塑机：比定量泵节能50%-85%。一、注塑机节能原理分析第四页，共73页。液压系统原理图一、注塑机节能原理分析第五页，共73页。

定量泵的概念：普通油压型注塑机其液压油泵大多采用叶片泵和齿轮泵，是典型的容积式油泵。其供油量与油泵的转速成正比，在油泵马达以50HZ恒速运转时，油泵的供油量是不变的，所以又称定量泵。一、注塑机节能原理分析第六页，共73页。

注塑机在实际工作时，其液压执行元件所需的工作压力和流量并不是一成不变的，在一个工作周期内时大时小，有时几乎为零（如冷却阶段）。一、注塑机节能原理分析第七页，共73页。

当工作所需流量较小时，油泵的供油量远远大于执行元件所需的油量，供大于求，富余的处于高压状态下的液压油全部经溢流阀流回油箱。一、注塑机节能原理分析第八页，共73页。*一方面消耗大量的动能；*另一方面压力油与管道的摩擦产生大量的热量，导致液压油温升高，为降低油温，往往还需要额外的增加冷却循环水，进一步浪费了能源。一、注塑机节能原理分析第九页，共73页。

同时，马达在很低的负载状态下工作，功率因数低，电网的无功消耗大。

综合起来，普通油压型注塑机液压系统效率低，存在严重的能源浪费。

一、注塑机节能原理分析第十页，共73页。一、注塑机节能原理分析

TFX-2100注塑机节能系统能够自动采集注塑机本身的工作压力和流量信号，并进行分析和计算，同步控制变频器运行，通过变频器来准确地调节油泵的转速。

使油泵的实际供油量与注塑机的工作流量需求相一致，既满足生产需要又达到节能的目的。第十一页，共73页。一、注塑机节能原理分析第十二页，共73页。

变频调速是用变频电源改变电动机定子绕组的频率，从而改变同步转速来实现调速。这种方法具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。可以满足各种不同需求，因而被广泛采用，是最具发展前途的理想调速方法。一、注塑机节能原理分析第十三页，共73页。变频器基本结构

电网中的交流电先被整流成直流电，再通过逆变器逆变为频率可调的交流电。变频器的输出电压波形为ＳＰＷＭ波，其电流经过电机的滤波后为正弦波。其中ＳＰＷＭ波的频率为载波频率，而其基波频率为输出的调速频率。

第十四页，共73页。电源输入数字量输入端子模拟输入调频输出模拟输出运行状态输出第十五页，共73页。交流电机变频调速的控制方法*V/F控制*矢量控制一、注塑机节能原理分析第十六页，共73页。第十七页，共73页。下面介绍异步电机的矢量控制由来：V/F控制在稳态下没有问题，但在负载突然变化的情况下，磁通和转矩不能优化，动态响应慢。矢量控制：其基本思想是将异步电机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并分别加以控制。由于在这种控制方式中，必须同时控制异步电机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以就称为矢量控制方式。第十八页，共73页。矢量控制的结构图第十九页，共73页。V/F控制只控制稳态转矩，适用于对转矩响应快速性要求不高的场合（如风机、水泵）。矢量控制平滑性好，响应快，适用于对转矩响应快速性要求高的场合（如电梯、起重机、注塑机）。一、注塑机节能原理分析第二十页，共73页。

直观地讲，TFX-2100注塑机节能器就是将注塑机原有的定量泵系统改变为变频变量泵系统，在保证系统压力稳定的前提下，将注塑机原有的溢流现象控制到最小状态，从而大幅度节约电能。同时，变频器能够将油泵马达的功率因数提高到95%以上，有效地改善电网质量，减小无功损耗。一、注塑机节能原理分析第二十一页，共73页。

下图是TFX-2100应用于一台亿利达E160机（马达功率18.5KW）生产亚加力透明件,生产周期14秒时，节电状态下和市电状态下实测功率消耗曲线的对比,可以看出,应用变频节能后,在整个注塑周期内均产生节能效应,而在注塑机以较低流量状态下时节能效果最好,与理论分析完全吻合。

一、注塑机节能原理分析第二十二页，共73页。第二十三页，共73页。TFX-2100在注塑机上的节能效果：

A、油泵马达节能效果达30%--65%；

B、整机节能效果达20%--60%。一、注塑机节能原理分析第二十四页，共73页。二、注塑机节能系统功能介绍A、保护功能:

根据注塑机的不同特点,“TFX-2100”有相应的保护功能,使在各种运行条件下实现对注塑机提供过载、过流、过压、缺相保护。第二十五页，共73页。B、软启动功能:

使用“TFX-2100”后,注塑机能摆脱对电网有损害的Y/△启动模式,实现平滑启动。二、注塑机节能系统功能介绍第二十六页，共73页。C、高可靠性：

TFX-2100注塑机节能系统设置有快速变频/工频转换装置,同时有故障快速复位功能。二、泰发兴科技TFX-2100注塑机节能系统功能介绍第二十七页，共73页。D、降低油温：

使用TFX-2100注塑机节能系统后，注塑机液压油温降低5-15℃，延长液压油使用寿命。二、注塑机节能系统功能介绍第二十八页，共73页。1、最先进的硬件配置

采用目前变频器行业内最先进的矢量控制变频器，动态响应快，适合注塑机特性；加、减速时间短，保证原有的生产效率；低压电器采用法国施耐德；风扇、电线、电缆等配件采用国内知名厂家产品，保障设备的长期稳定运行。优点：二、注塑机节能系统功能介绍第二十九页，共73页。2、负载突加时无跳闸控制突加负载电机电流矢量控制下的转矩电流限定可适应负载的突变，保证设备连续运行不跳闸。适应注塑机，轧机，喷泉等设备负载的大范围变化。第三十页，共73页。3、温度适应性选用低功耗大裕量功率器件；独立风道设计，保证在注塑生产等多粉尘环境下良好的散热效果；根据温度和负载状况，进行载波自调节，实施对对内部温度的合理控制；额定工况下系统温升低于30度；载波频率(kHz)fmaxfmin内部温度重负载轻负载一般负载第三十一页，共73页。4、适合注塑机负载特点的设计，保障生产的顺利进行

a、大余量

过流能力：300%的过电流能力；过载能力：200%的60秒过载能力。

b、内置电抗器充分抑制变频器对注塑机的干扰。二、注塑机节能系统功能介绍第三十二页，共73页。三、注塑机专用变频节能器的操作通用注意事项：

1、节能控制系统是带有高压强电的带电设备，未经专业人员许可，不得打开控制柜接触内部器件，以防止产生触电危险。

第三十三页，共73页。2、变频器的内部参数已由泰发兴公司技术人员设置好，在使用过程中，操作人员只需要对节能器的操作面板进行操作即可（具体操作方法见第3、4条），禁止随意调整变频器的内部参数。三、注塑机专用变频节能器的操作第三十四页，共73页。3、每一台节能控制系统都设有工频、变频转换开关，以便在测试和出现故障时进行切换，切换时要注意应先将注塑机马达停止后，再将节能控制柜的转换开关打到相应位置。工频/停止/变频复位工频指示变频指示操作方法三、注塑机专用变频节能器的操作第三十五页，共73页。

4、由于所采用的高性能矢量控制变频器具有完善的安全保护功能，随时监控马达的工作状况，在马达出现异常工作状况时（如电网冲击电流过大、或马达过载严重等）会即时断电保护，因此在偶然出现这种情况时，只要将节能控制柜上的复位按钮按下，再重新启动马达工作即可，如频繁出现这种情况，则应该将控制系统置于工频状态下工作，并将情况及时通知泰发兴公司，由专业人员进行处置。

三、注塑机专用变频节能器的操作第三十六页，共73页。5、应注意，在变频状态下使用时应树立节能降耗的良好习惯，在生产正常的前提下，应尽量使注塑机运行在低速度、低压力的状态下，以达到更好的节能效果。

三、注塑机专用变频节能器的操作第三十七页，共73页。6、有一些注塑机在使用过程中，比例阀线性关系会与出厂时相比发生变化，而变频器的控制是与电脑输入的参数完全同步的，因此，在从工频状态转换到变频状态工作时，需要对注塑机的成型参数进行调整，将压力和速度适当的调高，这是正常的，正确的做法是我们要将处于变频状态下工作的注塑机当作一台全新的注塑机来看待，对每一个产品、每一个模具重新找到适合它的工艺参数。三、注塑机专用变频节能器的操作第三十八页，共73页。安装注塑机专用变频节能器对注塑机设备本身及产出产品有什么“后疑症”吗？四、问与答第三十九页，共73页。

安装节电装置对注塑机的电机有影响吗？四、问与答问题一：回答：没有第四十页，共73页。由于大多数的电机损坏是从轴承磨损开始的，轴承的磨损取决于承受的力和转数。因变频器带动电机是软起动特性，也就是说变频器带动电机是无冲击电流的，所以电机受力不会比工频大，其转速下降会延长轴承寿命，也就延长电机寿命。电机温升，一方面电机做功减少，发热降低，温度降低；一方面电机转速下降散热减小，温度升高。经实测电机温升与工频比在±10℃以内，小于45℃的温升的允许值。提供过载、过流、缺相、短路等保护。第四十一页，共73页。

上电之前检测电机有无对地短路电机对地短路保护第四十二页，共73页。四、问与答问题二：

安装节电装置对注塑机的油泵有影响吗？回答：没有第四十三页，共73页。因为电机工作频率控制在3-50Hz之间，油泵的叶片始终与油泵壁接触，不会有冲击现象。同时由于变频器保护功能强大，对过载、冲击等有保护作用，减少了液压系统的水锤效应：（1）油泵的寿命应延长。（2）液压密封得到有效保护，减少漏油现象。（3）液压油温度降低，液压油寿命延长。第四十四页，共73页。四、问与答问题三：

安装节电装置对注塑机生产的周期有影响吗？回答：没有第四十五页，共73页。由于安装节能器后，电机存在加减速时间，所以周期往往会延长，经实测一般机台在1秒之内。经观察测试，周期延长最多的阶段在开锁模，顶出等低速阶段，所以在变频状态下适当提高开模1段和锁模1段的速度。这样可以做到变频条件下生产周期与工频一致。第四十六页，共73页。四、问与答问题四：

安装节电装置对注塑机的成型条件有影响吗？回答：没有第四十七页，共73页。一般来说，注塑机本身状况良好的情况下，工频与变频的成型条件可以做到一致。但有的注塑机存在一定的内部泄漏、液压系统密封不严、比例阀偏差等问题。虽然变频状态下有一定的补偿，但仍与工频有些差异。这时可以把注塑机看成是一台全新机，重新对成型参数进行设置，习惯在变频条件下生产，同样可以做出好的产品。对于个别要求苛刻的产品，特别是成型参数达到100%压力，100%速度的产品，变频器不能长期在此种工况下工作，建议更换到大一号的注塑机上生产，因为此种工况即使在工频条件下也是对注塑机液压系统有危害的。第四十八页，共73页。四、问与答问题五：节电装置的保护功能对注塑机有影响吗？回答：没有第四十九页，共73页。变频器的特点就是有很多保护功能，包括过电流、过电压、缺相、过载、过热等等，它一方面可以保护变频本身不受损坏，一方面保护电机，进一步保护注塑机液压系统，机械系统，防止不恰当的操作可能带来的危害。如执行动作所需要的压力和速度超过注塑机系统的压力速度，变频器进入保护状态。比如：未到熔融温度强行熔胶，因注塑机超负荷工作，变频器就会出现过电流或过负载保护，切断电机电源。若是在工频状态下，注塑机可以借助强大的动力，扭断炮筒，射咀，螺杆或液压马达。又比如超过140bar的锁模力强行高压锁模，变频器会出现恒速过电流保护；工频时其锁模力还可大幅度提高，这样机械系统将会受到致命打击。如执行动作的压力速度都在标准的系统压力和速度之内（一般长期工作在压力120bar、速度90%以下）变频器就不会频繁保护，对注塑机本身也有很大好处。第五十页，共73页。四、问与答问题六：节电装置运行中对注塑机有干扰吗？如果有应如何处理？回答：有一定的干扰第五十一页，共73页。变频器的输入电流和输出电流中，都含有较强的高次谐波成分，它们将对其他控制设备形成干扰，影响其他设备的正常工作。第五十二页，共73页。1、变频器输入电流第五十三页，共73页。变频器输出电流第五十四页，共73页。内置直流电抗器；输入输出光耦隔离；独特的PWM方式，极大减少漏电流；严格按照IEC1000-4标准测试变频器的电磁兼容性第五十五页，共73页。干扰信号的传播方式：1、电路耦合方式2、感应耦合方式3、空中辐射方式第五十六页，共73页。节能装置的抗干扰措施1、合理布线2、电抗器3、磁环4、滤波器第五十七页，共73页。

结论：

注塑机节能主要是对注塑机油泵电机进行速度调节，使注塑机电机转速低于额定转速从而达到节能的目的。这样做不会对注塑机和产品产出有不良影响。

四、问与答第五十八页，共73页。应用实例说明深圳泰发兴科技有限公司第五十九页，共73页。富士康科技集团

改造台数：152台改造功率：5200千瓦

改造日期：2002.11

制造产品：电脑/手机注塑机：台中精机/三菱/震雄/义展五、实例说明AP1成型厂已节电RMB1，400万元。第六十页，共73页。第六十一页，共73页。厦门灿坤Eupa

台湾著名小家电生产商

改造台数：470台改造功率：11200千瓦改造日期：2003.9-2004.1

制造产品：电熨斗/煎烤器/风扇/电吹风等小家电。注塑机：富强鑫/全力发/桦钦

节能效益：已经完成部分经过全车间测试，整机平均38%（油泵部分平均50%)，年节电1800万度五、实例说明第六十二页，共73页。第六十三页，共73页。台塑集团南亚管材著名建筑管材生产商总台数：30台改造功率：1900千瓦制造产品：建筑管通材料目前进度：改造进行中注塑机：东芝节能效益：节能测试52%五、实例说明第六十四页，共73页。欣瑞联电子

台湾工业风扇生产商，供应于

Dell/Ricoh/Sony/Thomson/HP/Samsung

总台数：70台（包括立式注塑机、压铸机）

改造功率：1500千瓦制造产品：风扇