林鏡川

摘 要：隨著注塑行業(yè)的不斷發(fā)展，對注塑機(jī)伺服節(jié)能改造也提出了更多的要求?，F(xiàn)階段，注塑機(jī)伺服節(jié)能改造已逐漸成為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，也滿足了國家目前提倡的關(guān)于節(jié)能減排的要求。本文主要對傳統(tǒng)注塑機(jī)使用現(xiàn)狀、改造方式對比、伺服節(jié)能改造的必要性、電液伺服系統(tǒng)節(jié)能原理及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；伺服改造；節(jié)能

前言

近年來，從事塑料玩具生產(chǎn)的企業(yè)逐漸增多，以汕頭市澄海區(qū)為例，在塑料玩具、塑料工藝、塑料日用品、塑料建材等方面一直居國內(nèi)領(lǐng)先地位，著有“塑料城”之稱。然而生產(chǎn)過程所使用的注塑機(jī)仍以耗能耗電的定量泵系統(tǒng)為主，不利于企業(yè)自身及社會的整體發(fā)展。因此，注塑機(jī)伺服節(jié)能改造將成為未來塑料行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。

1.傳統(tǒng)注塑機(jī)使用的現(xiàn)狀及改造方式對比

1.1傳統(tǒng)注塑機(jī)使用現(xiàn)狀

注塑機(jī)是一種將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的成型設(shè)備。傳統(tǒng)注塑機(jī)是三相異步電機(jī)驅(qū)動葉片泵，油泵往往以固定的轉(zhuǎn)動速度輸出恒定不變的流量，主要通過流量閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，多余的液壓油會通過溢流閥排入油箱，這個(gè)過程就造成能量的大量損失，浪費(fèi)了過多的電能。設(shè)想汕頭市澄海區(qū)企業(yè)如果全部或大部分都使用定量泵系統(tǒng)，那么電能浪費(fèi)的情況將極為嚴(yán)重。

1.2定量泵注塑機(jī)改造方式對比

對定量泵注塑機(jī)的改造一般可采用可控硅調(diào)壓、變頻以及伺服三種。其中可控硅調(diào)壓成本較低，改造設(shè)施比較簡單，但節(jié)能比例過小，而且回收期過長。而變頻調(diào)節(jié)，在成本方面比較適中，但產(chǎn)品周期較長，尤其更換模具時(shí)，變頻器參數(shù)需要重新調(diào)整，加大操作的難度性。另外一種伺服改造方式，成本較高，但節(jié)能效率極高，而且對產(chǎn)品周期沒有任何影響，在提高產(chǎn)品精度以及延長設(shè)備使用壽命方面有很大的幫助。由此可見，伺服節(jié)能改造應(yīng)為注塑機(jī)節(jié)能改造方式的最佳選擇[1]。

2.伺服節(jié)能改造的必要性

注塑機(jī)的能耗系統(tǒng)主要包括驅(qū)動液壓系統(tǒng)與電熱系統(tǒng)，其中驅(qū)動液壓系統(tǒng)在耗電方面占很大的比例。在工藝過程方面主要分為鎖模、射膠、溶膠、保壓、冷卻、定型、開模等階段，每個(gè)階段對壓力與流量有不同的要求。如前文所提，傳統(tǒng)定量泵液壓系統(tǒng)中，油泵均以固定的轉(zhuǎn)速提供衡定的流量，多余的液壓油會通過溢流閥排入油箱，這個(gè)過程所產(chǎn)生的能量損耗高達(dá)36%-68%。

另外，傳統(tǒng)注塑機(jī)噪音過大、液壓油泄漏過多、油溫高、用電成本高以及維護(hù)繁瑣等特點(diǎn)，盡管很多企業(yè)在引用變量泵或變頻器之后，節(jié)省部分電能，但仍然無法彌補(bǔ)定量泵中的很多缺點(diǎn)。

而且，現(xiàn)今社會對環(huán)保方面，如節(jié)能、減噪等許多方面提出了嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的注塑機(jī)無法適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

因此，無論從注塑機(jī)耗能系統(tǒng)方面以及定量泵使用過程中存在的弊端，還是從社會環(huán)保角度，傳統(tǒng)注塑機(jī)以無法滿足當(dāng)前發(fā)展需要，必須加強(qiáng)伺服節(jié)能改造的實(shí)踐應(yīng)用。

3.伺服系統(tǒng)節(jié)能原理分析

由于注塑機(jī)耗能主要體現(xiàn)在液壓部分，因此改造工作主要集中在此耗能點(diǎn)。目前節(jié)能方案主要以電液伺服系統(tǒng)代替定量泵系統(tǒng)。電液伺服控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要指異步電機(jī)由伺服電機(jī)取代，葉片泵由螺桿泵或齒輪泵取代，同時(shí)增加伺服驅(qū)動器。另外，電液伺服控制系統(tǒng)也淘汰了傳統(tǒng)的PQ閥控制，將生產(chǎn)中的流量與壓力以閉環(huán)控制方式為主。

電液伺服系統(tǒng)使用過程中，伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動器會對注塑機(jī)的壓力型號形成閉環(huán)控制，而且利用伺服電機(jī)快速啟停的特點(diǎn)，在30毫秒之內(nèi)可進(jìn)行啟動與停止，所以在保壓或冷卻階段幾乎不會產(chǎn)生電耗。因?yàn)樗欧?jié)能系統(tǒng)對壓力與流量采用閉環(huán)控制方式，使壓力重復(fù)精度也得到保證，即使壓力很低也能正常工作。另外，伺服節(jié)能系統(tǒng)采用數(shù)字信號對輸出的流量進(jìn)行控制，具有良好的線性以及低速可控性，提高了流量的重復(fù)精度。因此，從伺服系統(tǒng)節(jié)能原理中分析，在節(jié)能減耗方面，發(fā)揮著重要的作用[2]。

4.伺服系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析

從以往學(xué)者研究理論以及實(shí)際應(yīng)用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分析，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：第一，節(jié)能率較高，能夠完全消除高壓節(jié)流，相比變量泵節(jié)能10%-30%，相比定量泵節(jié)能30%-60%；第二，響應(yīng)速度較快，0-100%壓力變化可達(dá)30ms，0-100%升速與降速時(shí)間可控制在0.1秒內(nèi)，所以使生產(chǎn)效率大大提高；第三，控制精確，由于系統(tǒng)流量與壓力的PID是在PQ控制卡下進(jìn)行調(diào)整，其抗擾動能力極強(qiáng)，將系統(tǒng)重復(fù)精度控制在0.3%以內(nèi)，使制品質(zhì)量與制品精度得以保障；第四，高過載能力較強(qiáng)，從以往研究中可發(fā)現(xiàn)，伺服力矩過載倍數(shù)可達(dá)200%以上；第五，伺服系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換比較靈活，在速度與力矩控制方面可靈活切換；第六，設(shè)備壽命的延長，伺服系統(tǒng)的使用，使開模、鎖模的沖擊大大減輕，有利于模具、機(jī)械以及液壓油泵使用壽命的延長；第七，液壓油溫降低，伺服系統(tǒng)的使用可使冷卻水的用量減少到30%以上，甚至在很多場合下不需要水冷；第八，工作環(huán)境的改善，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用使工作環(huán)境中的噪音降低很多，運(yùn)行過程中其聲音一般低于68db。以廣東奧飛動漫文化股份有限公司為典型代表，通過對注塑機(jī)改造進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)過后，與傳統(tǒng)注塑機(jī)進(jìn)行對比，改造后的設(shè)備運(yùn)行更為可靠，主、控制線路敷設(shè)、端點(diǎn)、油管以及箱體內(nèi)整潔等良好。另外在節(jié)能節(jié)電方面也得到了認(rèn)可。所以，伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)決定其應(yīng)用范圍將越來越廣[3]。

5.結(jié)論

注塑機(jī)伺服節(jié)能改造無論從其必要性、原理分析、優(yōu)點(diǎn)分析以及與其他改造方式對比方面都有明顯的優(yōu)勢，其高節(jié)能節(jié)電率可幫助企業(yè)在經(jīng)濟(jì)效益與社會效益方面得到顯著提高，在響應(yīng)國家注重環(huán)保號召的同時(shí)，順應(yīng)市場發(fā)展趨勢。因此，供電企業(yè)應(yīng)注重對新技術(shù)與新設(shè)備的使用，將節(jié)能減排工作應(yīng)用與實(shí)踐中，提高企業(yè)的綜合實(shí)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱冬嘯.企業(yè)常用注塑機(jī)節(jié)能措施及應(yīng)用實(shí)效[J].上海節(jié)能，2013（11）：35-37.

[2]何道祥.淺談注塑機(jī)伺服節(jié)能改造[J].科技風(fēng)，2011（11）：127-128.

[3]權(quán)龍.注塑機(jī)電液控制系統(tǒng)節(jié)能原理及最新技術(shù)[J].機(jī)床與液壓，2010（3）：11-14.