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注塑机节能改造方案

  • 日期:2018-06-25  点击:
  • 某磨具企业,注塑机节能改造方案
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一、某模具公司注塑机现状介绍

注塑机<a href=/ target=_blank class=infotextkey>节能改造</a>方案

(一)注塑机原机台配置情况

某模具公司现有注塑机多台,目前选定以下机台进行配置,改造前机台具体配置如下:

品牌

吨位

数量

电机功率

电机转速

系统流量

L/min

油泵类型

系统压力

伺服配机

(kW)

(rpm/min)

台中精机

VE-120

2

15

1450

94

定量泵

140KG

LK-14100-HHH

台中精机

VE-140

3

20.44

1450

94

定量泵

140KG

LK-14100-HHH

台中精机

VE-180

1

24.7

1450

106+43

定量泵

140KG

LK-14160-HHH

中台

VE-180

1

30

980

106+43

定量泵

140KG

LK-14160-HHH

海汰

HTL250-F5

1

30

975

140

定量泵

140KG

LK-14168-HHH

台中精机

VFC-200W

2

22

1470

114

定量泵

170KG

LK-17126-HHH

台中精机

VFC-200X

2

22

1470

114

定量泵

170KG

LK-17126-HHH

群基

CI-45

3

15

970

76

定量泵

145KG

LK-16080-HHH

群基

CI-90

2

15

970

92

定量泵

175KG

LK-17100-HHH

联塑(双色)

300

1

18.5*2

980

112*2

定量泵

160KG

LK-16126-HHH*2

联塑(双色)

400

1

18.5*2

980

121*2

定量泵

160KG

LK-16126-HHH*2

百赞V85R2

85

2

15

--

--

定量泵

140KG

LK-ZS-14080-UTH/B

立式机

(二)注塑机定量泵系统工作原理

  定量泵系统的液压部分采用异步电动机加油泵系统,电动机带动油泵从油箱吸油并加压输出,经各种控制阀控制油的压力、流量和方向,以保证工作机构以一定的力(或扭矩)和一定的速度按所要求的方向运动。从而实现注塑的各动作。传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时,定量油泵速度不可调 ,用阀门调节,多余的油经溢流阀排入油箱,大量能量以压力差的形式损耗在阀门上。

二、注塑机节能改造方案

注塑机主要能源消耗在液压部分。我们的改造立足于这个耗能点,给出节能解决方案:使用伺服系统替换原来的定量泵系统。

2.1改造示意图:

2.2、伺服控制系统的节能原理:

注塑机伺服控制系统,是用伺服电机取代原异步电机,用齿轮泵(螺杆泵、柱塞泵)取代原叶片泵,另外增加伺服驱动器,构成注塑机伺服控制系统,注塑机伺服控制系统取代了传统的PQ阀控制,对生产所需的压力和流量采用闭环控制,注塑机伺服控制系统的结构如下图所示:

系统硬件示意图

如上图:使用电液伺服系统后,伺服驱动器与伺服电机一起,对注塑机的压力信号形成一个闭环控制,同时由于伺服电机具有快速启停的特点,可以在30毫秒之内启动或停止,因此在保压,冷却等阶段,伺服电机几乎没有电耗。由于伺服节能系统所输出的压力、流量可以闭环控制,所以它的压力重复精度好,而且在低压力下也可以可靠的工作。伺服节能系统所输出的流量是靠数字信号来控制的,有很好的线性和低速可控性,其流量的重复精度也较高。

三、注塑机伺服系统的特点

3.1节能

与传统的定量泵和变量泵系统相比,伺服系统采用了压力、流量双闭环控制,结合了伺服电机快速的无级调速特性和液压油泵的自主调节油压特性,带来巨大的节能潜力,节能率可达20%-80%。而相对于矢量变频系统(自称异步伺服系统)节能20%以上,伺服系统采用的是永磁同步伺服电机,电机本身的效率高达95%,而异步电机的效率只有75%左右。

3.2高效率

伺服响应速度快,压力上升时间和流量上升时间快至20ms,比异步电机快了将近50倍。提高了液压系统的响应速度,减少了动作的转换时间,加快了整机的运行速度。

采用变相位弱磁控制技术,提高电机转速大至2500RPM,增加油泵的输出量,从而提高了开合模等动作的速度。

3.3高精度

3.3.1压力控制精度:

高精度,高响应的PID算法模块使系统压力非常稳定,压力波动低于±0.5bar,提高了产品的成型质量。

3.3.2位置重复精度:

快速的响应速度保证了开、合模精度,闭环速度控制保证了射台位置重复精度高,生产出的产品精度搞,一致性好;克服了普通异步电机定量泵系统由于电网电压、频率等变化带来的转速变化,进而引起流量变化,使产品成品率降低的缺点。

3.4降耗

降低液压油温:减少冷却水的用量30%以上,某种场合甚至完全不需水冷。

延长设备使用寿命:减轻开、锁模冲击,延长液压油泵、机械和模具使用寿命。

改善工作环境:降低噪音,一般情况下,动作时声音不超过68db。

 
系统性能比较

 

全电动式

定量泵式

变频调速

变量泵式

同步伺服式

耗能

很低

较低

制品精度

很高

动态响应

很快

较慢

维护成本

售价

很高

略高

四、伺服驱动器的特点

4.1采用CANBUS通讯可靠性高,响应速度快,实时性强,操作调试更方便、易用,设计更人性化,设备维护简单方便。

4.2 通过CANBUS通讯,可方便实现单机多泵并联、合流分流控制。

1)、同一机组可同时实现“多泵合流/同步”控制→智能控制。

2)、通讯参数调试简便→只需设定主/从泵。

3)、油压响应调试简便→只需调整主机油压响应参数。

4)、连锁报警→主机显示报警基站。

5)、保压控制智能切断从机动作。

4.3内置高精度、高响应PID算法模块,实现泵压力精确控制。

1)、压力控制更稳定,波动更小。

2)、降低油泵、电机以及液压油温升,延长整机使用寿命。

3)、进一步降低能耗。

4.4温度过热检测,具备传感器电源短路保护功能,保证机器的安全运行。

4.5高可靠性,故障率小于千分之五。

4.6内置直流电抗器,有效保证整机稳定运行。

五、伺服电机特点

5.1采用ANSOFT软件进行仿真设计,电磁性能优越;

5.2采用高性能的钕铁硼励磁,铁损铜损小,效率高,发热更小;

5.3在很宽的速度和负载范围内都能保持较高的输出效率;

5.4丰富的容量规格以及额定转速可选;

5.5采用坚固耐用的旋转变压器做为速度反馈元件,适应注塑机、压铸机高温、震动、油污环境下长期使用;

5.6内置电机过热保护使用热敏电阻,可对电机进行有效的过热保护。

六、伺服油泵

油泵选择内啮合齿轮泵,其内啮合齿轮泵具有如下特点:

6.1显著优点内啮合齿轮泵性能可靠,正运行于全世界数十万台机器上。先进的技术、稳健的设计以及高性价比运行。

6.2使用寿命长、总效率高 、整体效率高 、流量及压力波动极小 、噪音低 、结构紧凑 、重量轻 、速度范围广 、吸油特性佳 、粘度范围广 、维护简单。

七、节能率与投资回报周期

考虑到机台较陈旧,可能存在内漏和磨损,因此整个机台保守会有40%~60%节电率。

7.1.直接经济收益:

以贵司注塑机为例计算:

工频运行负载率一般为40%~60%,平均按50%计;经伺服泵改造后,按我司过去实践经验,贵公司注塑机节电率按50%。
整体投资回报周期在16个月左右。

因注塑机性能的提高带来的产品质量的提高而产生的效益未计算进去(贵公司可自行估算),投资回报期可以不要这么长时间。

7.2间接经济收益:

7.2.1 产品合格率提高带来的收益;

7.2.2 因油温降低带来注塑机用液压油寿命延长/油封等易损件寿命延长机器;

7.2.3 因节电带来辅助电力设施成本节约;

7.2.4 因节水带来辅助水力设施成本节约,利用伺服机的高速响应可以生产需高速注塑的产品(如薄壁深孔产品),利用伺服机的精度提高可以生产较精密产品。

7.2.5 噪音降低

八、节能效果的验证

8.1节能效果的验证方法

节能量的验证方法采用对比法,在同一个套模具的情况下,就改造前与改造后的平均能耗进行对比计算节能率与节能量.后由我公司出具<注塑机伺服系统改造评估报告>,并一一阐明与改造相关的数据。

8.2节能效果验证所采用的工具

采用电度表或者其它测试电能的仪表。电度表由贵司提供,用于长期观察能耗的变化及验证<注塑机伺服系统改造评估报告>。

九、改造工程的时间

在双方签定改造合同后,徕卡厂内供货周期为30个工作日,进厂实施改造周期为45个工作日(需客户配合情况下),单台改造时间为2天。

工业节能,致力于打造专业的工业节能产品平台,不断提升产品范围与技术能力,有效降低企业能耗,节电率30%-80%,促进国家节能环保事业发展。

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