注塑机节能改造方案

注塑机节能改造方案
                  节能效果达到30%―70%
       随着科学技术的发展，科学家们将用绿色用电来缓解、对付面临能源危机及环境保护。对企业家来说：降低能耗，降低成本，提高工艺，提高产品质量、产量，使自己的产品在市场上的竞争中有一席之地。
       在塑料工业中，注塑机是一种通用型机械。在传统设计上，只考虑到共用性，设计时是以最大容量为基础，在实际的加工中，常常是大马拉小车的现象，所以，在注塑机运行过程中电能浪费相当严重。
       注塑机的运行工序过程一般分为锁胶、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等，随产品及加工工序不同，各工序所需液压、流量、压力不同。对于油泵马达而言，注塑机在注塑过程的负载是处于变化状态。其原注塑油泵马达以恒定的转速提供的液压流量，多余的液压将通过溢流阀回流，此过程称高压节流，高压节流效率一般为60%－70%。能量损失多达30%－40%，同时由于液压长期全速循环流动与液压件机械剧烈磨擦，造成油温过高，噪音过大，机械寿命缩短等不良现象。
   例如一台CLF－600T（油泵电机为55KW）的注塑机在产生某一种塑料工件时，整过工艺周期为43.1－50秒，经现场测得其各工艺阶段，所需时间和油泵电机负载电流如下：　
     锁模∕射台前进：4.1秒       　　  75A
     射胶：          5.5秒       　　  52A
     保压：          9秒        　  　52A
     冷却∕储料：     23秒            52A(前9.1秒)
     开模∕射台后退： 3.7秒            75
       由此可见，系统各工序油泵实际所需功率变化很大，特别是在射胶的保压和冷却阶段，设备所用的55KW油泵电机利用得很低度，并且在实际的运行加工过程中，系统有大量时间处于待机状态，电机空转，其相当部份电能浪费了。
       根据注塑机这一工艺特性，我公司研制、开发出注塑机专用型变频器，把定量泵液压系统改变成为变频控制(马达)系统。这种变频控制(马达)系统的运行，将随工艺、工序要求，可自动调节液压、油压的流量。满足了注塑工况工艺要求，又能达到节能30%－70%的效果，并具有比原控制系统保护功能更强、更安全、更可靠。
   由以理论分析与实际测得：把通用型注塑机改用注塑机专用型变频调速控制以后有以下几种优点：
     1.    节能降耗、降低成本。
     2.    满足各工况工艺要求，提高了产品质量、产量。
     3.    实现了软起动，对电网、变压器无起动电流冲击。（根据用户的电网容量情况，可适当增加容量，免增容费）。
     4.    由恒量泵改为变量泵，养活了因油压过高而对机械的冲击、磨损、延长机械寿命。
     5.    相对地降低了油温，机械噪音。
   
   以下是我公司节能改造部分厂家的实例：
   顺达电脑厂注塑机改造报告
   一、    概述
      顺达电脑厂现有CLP系列注塑机，规格80T－1000T，油泵交流电机功率为11KW－90KW，产品为ABS和PVC塑料件。在生产过程中，设备的自动控制过程如下：
     锁模∕射台前进→射胶保压→冷却∕储料→开模∕射台后退(下一循环开始)。
     经现场检测，一台CLF－600T（油泵电机55KW）注塑机在生产某种塑料件时，整个工艺周期为43.1秒，其中各工艺所需时间和实测油泵电机负载电流如下：
     1) 锁模∕射台前进：4.1秒       　　    75A
     2) 射胶：          5.5秒       　　　    52A
     3) 保压：            9秒        　 　　52A
     4) 冷却∕储料：     23秒         　    52A(前9.1秒)
                                          46A(后13.9秒)
     5) 开模∕射台后退： 3.7秒              75
      由此可见，设备所用的55KW油泵电机利用效率很低，相当部分电能变成了无功功率，降低了电网质量，造成了电能损失，增加了企业的生产成本。因此，对该系列注塑机进行改造，必定会产生良好的节电效果。
   二、改造方案：                                   
   系统方框图：
           
   根据注塑机的工艺要求和变频器的节能特点，可令油泵电机在不同的工艺段运转于不同的转速，相应于变频器输出不同的频率。
      1)    锁模∕射台前进：30－40HZ
      2)    射胶∕保压：　　40－50HZ
      3)    冷却∕储料：　　 3－15HZ
      4)    开模∕射台后退：30－40HZ
      这样，一方面，在电机利用效率低的情况下，通过变频调速充分提高电机的利用效率，达到大幅度的节能的目的；另一方面，由于CLF注塑机各个工艺段之间负载变化大，所以可以通过使用节能型变频器，也在相当程度上节省了电能。例如：我公司注塑机系列就是这样一种智能交流感应电机节能变频器，它同时具有变频调速、动态功率调节和动态COS￠补偿三方面功能。其核心是通过微电脑对电机的工作负载进行实时监测，并对负载的变化作出快速响应，使电机在任意负载下均能获得最佳的电压供给，以实现最大的节能效果。下面举例说明：
   从电机的V-A特性曲线可知：当电机的负载从100%→50%→30%依次减低，很明显，随着电压的变化会使电流逐渐降低到最低点X、Y、Z。该节能控制器可以通过其独特的负载电脑监控系统，以每秒5000次的采样速率，密切监测着负载变化，并随着负载的变化快速地调整电机的输入电压，使其保持在最佳工作点，使电机在整个负荷范围内的能量消耗达到最小程度，即该节能变频器可以在不影响电机转矩和转速的情况下，可以根据负载的变化，不断的为电机提供一个使电能消耗减少到最小的最佳电压，在使用该智能变频器后，除了能更强有力的运转外，更能充分体现节能效果。
       另外，该智能控制器还能根据电机负载的变化情况，对供给电机的电压及电流进行优化控制，大幅度改善马达的功率因数，使电机能在最高效率下运转。
       因此，在CLF系列注塑机节能改造中采用森海注塑机系列的3075Z节能变频器，可以通过变频调速(不同工艺段在不同且适宜的变频下运行)、动态功率调节及大幅度改善电机功率因数三方面途径，来达到可观的节能效果。
   三、经济分析
     1、投资金融：
     对CLF系列注塑机进行节能改造，就单台CLF-600T注塑机来说，其油泵电机为55KW，则全套节能装置总造价为60500元人民币。
   对顺达电脑厂全厂所有的41台CLF注塑机进行节能改造的话，大约需要250万人民币。
     2、节能率估算：
      1)    根据P=√3UICOS￠，在不考虑改善和动态调功的情况下，假如相应电流不变(其实为减小)，结合变频器输出电压随频率变化的规律，可估算出总节能电率为：

    2)    对于系列注塑机这种变化大的负载，系列的智能变频器，利用其独特的动态功率调节功能至少可以节能5%以上。
   综上所述，就算不考虑COS￠的改善，总节电率至少达到：31.4%＋5%=36.4%
     3、投资回收期：
   根据CLF－600T注塑机在现加工塑料件43.1秒件工作周期内、各工艺段所用的时间及油泵电机负载电流计算，每小时耗电量达37.6度；如工作周期内、各工艺段所用的时间及油泵电机负载电流计算，每小时耗电量达37.6度；如果按照每月工作30天，每天工作24小时，每度电按一元收费，节电率按36.4%计算：
     每月节约电费为：37.6×24×30×1×36.4%＝9857.2（元）
     投资回收期：60500÷9854.2＝6.2（月）
     即：大约6.2个月就可以收回全部投资。
   四、CLF系列注塑机节能改造后节电效果显着，投资回收期短，具有良好的应用前景。CLF－600T注塑机是顺德市顺达电脑厂目前使用的注塑机系列的一种规格，因CLF注塑机原理相同，森海系列注塑机专用变频器可全面推广使用，那样将会创造更好的经济效益。
      使用注塑机专用变频器在节省电费开销的同时，由于变频器能准确有效的控制和消除多余的电力供应，还能防止电机不必要热损耗，改善工作环境。同时采用了超低噪音的高载波IGBT器件，令电机能在超低噪音、低震动及最佳工作状态下平稳运转。