变频器在注塑机上的应用

     注塑机是对各种塑料进行加热、融熔、搅拌、增压后，将塑料流体注入模具控内，完成工件一次注塑成型的设备。它的工序过程基本是相同的，每一个工序都需要不同的压力和流量，也就是说被加工的工件不都是在大压力或流量下工作的，传统方式其压力和流量是靠压力比例阀和流量比例阀来调节的。而油泵电机在恒速运转，造成能量的浪费。若用变频器来调节电机 （油泵）的转速，实时满足压力和流量的需求，这样既经济又实用。有关单位已成功地使用我公司生产普传变频器改造了的注塑机，取得了显著的经济效益，因此用变频器改造注塑机节能是值得向广大用户推广的。根据实际经验，中、小型注塑机用变频器改造后的节电率一般在20%～60%.
    【关键词】注塑机 变频 节能
    1. 注塑机概述
    *，注塑机是对各种塑料（例聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要设备，通过对塑料颗粒在双螺杆注塑机内进行多段温度加热，在熔融搅拌增压后将流体料注入模具腔内，完成成型加工的。浙江省是我国电力严重紧缺的省份之一，尤其夏季更是捉襟见肘，而注塑机又遍布省内各地，节电势在必行，我公司与浙江代理商合作，对该地区多家注塑机现场进行了变频改造。某公司总装机容量400多KW，二十几台注塑机。其中，单机大容量37KW，现已投产使用达一年之久，工作正常，节电率平均达30%以上。同时，工作环境噪音明显减少，系统油温大幅下降；平滑软起动，保护电机，延长使用寿命；减轻开锁模冲击，延长机械和模具的使用寿命；延长油路系统使用寿命，减少维修次数，节省大量维护费用；对电机具有过压、过流、缺相等多种保护；变频与工频随意切换，保证变频故障时不影响生产；系统安装简便快捷。深受用户好评。鉴于上述优点，说明应用变频器对注塑机实行节能技术改造是正确的有效的，值得向大家推广。
    2、注塑机工序过程
    不论大、中、小型注塑机，分析它的工序过程是相同的，大致是五个工序过程：
    ①送模具过程，需低压力，时间较短。
    ②合模具过程，左右两个模具相接，直至*闭合，需略高压力，时间不长。
    ③射胶、保压、冷却过程，送料至模腔，直到成型，固化完需较高压力，时间长约占40-60%。
    ④脱模具过程，加工成型，可开启模具，到脱模完，可取出加工件，时间不长，压力略高。
    ⑤退模具过程，加工件取出，模具后退原位，进行辅助工作后，待再次加工，这时需低压力，时间较短。
    对同一台注塑机，加工不同的塑料件，其压力（p）与时间长短是各不相同的。它与加工件的型体复杂性，使用何种塑料，一个加工件的总料量，有否嵌件等有关，具体参数设定，一般由工艺技术人员给出的，并经试验加工后，后定案的。
    3 注塑机节能的可能性分析
    从注塑机的P=f(t)工序过程中看出，随着不同时间段，它的主油泵压力是变化的，而且起伏较大，这就存在节能的可能性，且潜力较大，所以注塑机节电率可达20%-50%，甚至更大些。在未使用变频器的注塑机，其主泵压力调整是靠压力卸荷来调节傍路油路的开度，来实现调节压力的方式，这种主泵调压力的方式，对主泵的电动机转速不变，依傍路阀门开度来调节压力，实践证明节能是很小的，还有一种使用变量泵的注塑机，节能效果达百分之十几，但设备维护成本较高，泵容易损坏，因此也不是经济的运行的方式，采用变频器调速来调节主泵的转速，从而改变流量和压力是较经济的运行方式（这时阀门的开度要全开），这就是注塑机主泵采用变频器的原因所在，从而有较大幅度节电的道理，至于模具移动的动力源也是液压的，它有二种方法：
    ①另配一台小功率的低压油泵。
    ② 由主泵分路经减压阀作动力源
   
    又关于各段时间的定位控制，常见的有四种方法：
    ① 依靠移动平台的滑杆，用行程直接点开关（小型的）
    ② 依靠时继电器定时控制（中型的）
    ③ 依靠单片机或PLC控制（大型的），我公司的方案即如此。
    ④ 利用变频器本身多段速度与时间的控制（小、中型的）。
    4 我公司对注塑机变频改造方案特点
    （1）变频器—选用普传PI7000Z系列变频器，该变频器采用DSP做为控制单元，过载能力强，具流量、压力双反馈信号接口，按注塑工艺要求，取双信和叠加来控制主油泵电机速度。经一年来使用，证明变频器的性能良好，工作可靠，节电率高，主电路采用工频-变频二套电源供电方式，以确保不间断的工作。图略
    （2）控制电路简单 目前变频器在注塑机上的应用不仅是一台变频器对一台电动机的简单运行方式，大型注塑机还有多泵集中控制方式，在实际使用中必须注意：
    （I） 要充分了解所选用变频器的技术性能、使用要求、内部功能并充分发挥其特长。
    （II） 要充分了解被使用设备的工艺要求、技术性、使用要求包括负荷等。
    （III） 要充分了解被使有用设备的现有控制电路，液压油路、各种附件的功能以不变或少更动原有设备的零部件为原则，如何巧妙取得控制信号，实现现有设备与变频器的结合是十分重要的。还要考虑环境、操作简便、易于维护等因素。
    简述如下：注塑机的控制采用电脑板（单片机），其压力设定，时序设定可按工艺条件人为给定，利用的电脑板输出电量值，控制压力比例调节阀，从而调节主油泵的压力大小。它的输出是个线性的电流mA量值，经电流转换器变成4-20MA，直接接入到变频器控制输入端，从而改变变频器的输出频率，也即就改变了主油泵电动机的转速达到调压、节电双重作用。 控制方案特点：简便可靠、不需更改原电路、调节方便。
    （3）应注意的问题： 变频器有时会对注塑机的温度控制造成谐波干扰，应采取一定措施，如，保证设备良好接地；变频器的输入、输出线绕磁环后再结入；对注塑机的控制电源采取隔离等。
    采用变频器改造注塑机，具有显著的经济效益，值得推广。