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首 頁 >> 技術文章 >>塑膠射出機兩種節能技術的特性與應用
塑膠射出機兩種節能技術的特性與應用
日期: 2009-02-20
 
塑膠射出的工藝過程一般分為鎖模、座進、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模、頂出等幾個階段,各個階段需要不同的壓力和流量。對於油泵馬達而言,塑膠塑膠射出過程的負載是處於變化狀態,在定量泵的液壓系統中,油泵馬達以琠w的轉速提供琠w的流量,多餘的液壓油通過溢流閥回流,此過程稱為高壓節流。據統計由高壓節流造成的能量損失高達25%-55%。
 
在塑膠射出產品的成品的構成中,電費占了相當的比例,依據塑膠射出機設備工藝的需求,塑膠射出機油泵馬達耗電占整個設備耗電量比例高達50%-65%,因而極具節能潛力,設計與製造新一代“節能型”塑膠射出機,就成為迫切需要關注和解決的問題。
 
目前節能已完成為塑膠射出機電液系統的研究重點。針對閥控電液系統有較大能量損失的不足,德、日等國發展了應用變數泵和電液比例閥結合的負載感應型的塑膠塑膠射出機電液控制系統。為進一步降低能耗,減少噪音,近年來塑膠機械製造商為滿足客戶通過節能以降低生產成本之要求,對各種節能控制技術進行了深入廣泛的研究和實踐。目前主要有比例變數泵與變頻定量泵兩種節能控制系統,下面分別分析兩種節能技術的工作原理,以探討其性能特點與應用。
 
組成及工作原理
 
◆ 比例變數泵控制系統
 
主要由油泵電機、比例變數泵及常規液壓閥組成,用戶根據塑膠塑膠射出成型工藝要求設定各種動作壓力、速度,這些設定值經微處理器轉換成相應的類比信號(電流或電壓信號)輸出給比例變數泵的比例壓力閥及比例流量閥,同時變數泵內的比例壓力閥及比例流量閥按設定值向系統輸出壓力和流量產生的壓、流差及負載的變化快速推動(調整)變數泵斜盤傾角發生變化,使液壓系統的能量輸出跟隨塑膠塑膠射出過程整機變化的負載狀況而變化,比例閥按設定值向系統輸出整機需要的精確壓力和流量,最大限度避免能量的損失。
 
◆ 變頻定量泵控制系統
 
主要由變頻器、油泵電機、定量泵、比例閥(壓力/流量)及其它常規閥(方向閥和溢流閥)組成,系統工作時,用戶根據塑膠射出成型工藝要求設定各種動作壓力、速度,這些設定值經微處理器轉換成相應的類比信號(電流或電壓信號)輸出給系統的比例壓力閥及比例流量閥,同時與速度設定相對應的類比信號輸入至變頻器的控制板,實現控制交流電動機的轉速按設定值變化,電動機轉速的變化導致與之相聯的定量泵速度的變化,使液壓系統的能量輸出跟隨塑膠塑膠射出過程整機變化的負載狀況而變化,在保壓、冷卻及空轉的狀況保持很低的轉速,以達到節能的目的。利用塑膠塑膠射出機同步信號及電氣控制系統,根據塑膠射出成型的工藝要求,將電液比例控制系統,類比成負載跟蹤控制系統,使油泵電機的轉速與塑膠塑膠射出機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比,將傳統的定量泵改造成變頻變數泵,從而使溢流閥的回油流量降到最小,無高壓節流能量損失,從而將傳統有高壓節流的“耗能型”塑膠塑膠射出機升級為無高壓節流的“節能型”塑膠塑膠射出機。
 
性能特點
 
◆ 系統的回應速度
 
變數泵:比例壓力及流量與泵於一體,控制油路行程短、反應快,交流電動機轉速琠w,無磁滯效應及轉動慣量的影響,回應時間快(100ms內);
 
變頻系統:交流電動機速度在變頻器的控制下隨負載變化而變化,受磁滯效應及轉動慣量的影響,回應速度慢(800-1000ms)。
 
◆ 產品的成型週期與工效
 
變數泵:交流電動機轉速琠w,無磁滯效應及轉動慣量的影響,回應時間快、能滿足任何製品的要求,成型週期短,工效較高;
 
變頻系統:交流電動機速度在變頻器的控制下隨負載變化而變化,受磁滯效應及轉動慣量的影響,回應速度慢,對高要求的製品難以成型,成型週期長,工效較低。
 
◆ 油泵、電機的使用壽命
 
變數泵:交流電動機轉速琠w,速度改變只改變油泵的斜盤傾角,對油泵的使用壽命無影響;
 
變頻系統:交流電動機速度不斷變化,溫度要高於睌鈳t溫升,在油泵轉速較低時,其輸出的壓力、流量不穩定,冷卻效果下降,油泵、電機的使用壽命降低。
 
◆ 可承受超載能力
 
變數泵控制系統超載能力好;變頻控制系統超載能力低,對電機具有超載、過流、缺相保護。
 
兩種控制系統之應用
 
根據兩種控制系統節能性能特點,由於比例變數泵節能控制技術相對成熟,目前塑膠塑膠射出機製造廠普遍採用比例變數泵節能控制技術, 通過比例變數泵節能還處於主導地位;而在塑機控制系統應用變頻器調速控制技術以實現節能無疑也是有益的嘗試,由於變頻控制技術尚有其固有的技術問題還有待優化解決,目前更多的是用於舊機的節能技術改造。依據控制系統節能工作原理,塑膠塑膠射出機節能還具有附加的優點:
 
◆ 減輕開、鎖模衝擊,延長機械和模具使用壽命。
◆ 延長油路系統(密封元件等)使用壽命,減少維修次數、節省維護費用。
◆ 降低噪音、改善工作環境。
◆ 系統油溫大幅降低,冷卻用水量可節省30%以上。
◆ 變頻器對電機具有過壓、過流、缺相等多種保護。
◆ 塑膠射出機變頻節能原有的控制方式及油路不變。
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