注塑机变频改造的基本理论分析

    ①变频器改造的必要性与可行性    在注塑实际生产中，由于产品的表面精度的要求，往往产品不适合高速高压成型，因此导致注塑机的设计功率偏大。实际使用时电动机的平均负载往往只有设计容量的40%~60%，个别情况甚至更低。这也造成了电动机工频运行时电能的大量浪费。对定量泵注塑机的变频改造后，系统能够自动跟踪注塑机本身的工作状态、工作压力和流量信号，通过变频器适时适量地控制液压马达的转速来调节泵的输出流量，使泵的实际供油量与注塑机的工作流量需求在任何工作阶段均能保持一致。这就使电动机在整个负荷变化过程中的能量消耗降到最小程度，基本消除了溢流现象。另外在非动作状态时让电动机停止下来，也能进一步地增大节能空间。再有，应用变频器还能提高系统的功率因数，减小液压马达的无功损耗．并提高了工厂的供电效率和电网质量。综上所述，不难看出，对定量泵注塑机进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。对定量泵注塑机进行变频改造时，为确保对生产无任何影响，保障系统的可靠性，对注塑机原有液压系统及电气控制系统尽量不作变动。另外，保留定量液压马达原有的工频运行回路，增加控制电路，保证用户可以方便地进行工频和变频运行的切换。    注射成型过程中的锁模、射胶、充填、熔胶、冷却、开模等阶段对压力的要求各不相同，开模阶段只需保证较小的压力即可，但熔胶、冷却阶段却需要较大的压力，以保证产品质量及生产率。根据注塑机的工作原理，可知电机转速越高，注塑压力也就越大，所以通过变频器对注塑机电机进行调速实现变压节能是完全可行的。变频改造后，变频器可根据注塑机油泵负载周期性变化的特性，实时跟踪采集注塑机的压力信号或流量信号，根据实际需要不断地调整电机的转速来改变油泵的供油量，使电机在整个负载变化的范围内功率消耗达到最低值，没有多余的能量损失，因此，采用变频控制来替代阀门调节是实现节电的有效途径。    ②节能改造理论分析    由图4-36可以看出，在不同时间段，它的主油泵输出功率是变化的，而且起伏较大，这就存在节能的可能性。
    图4-36    工频及变频运行的主油泵输出功率曲线（实线：工频运行：虚线：变频运行）    如果忽略由机械能转换到液压能过程中的能量损失，则可近似认为油泵的输出功率等于输出压力与流量的乘积。由此可以看出，当系统要求低流量时，系统需要的功率其实是非常低的。但由于电机始终运行在工频50Hz状态，并不能根据实际的需求来降低其转速，从而减小流量，因此多余的液压油只能通过溢流阀流回油箱，造成能源的浪费，未使用变频器时，主泵的电动机始终恒速运行，是极不经济的运行方式。    ③变频控制部分节能原理    变频控制部分则是利用注塑机控制系统的同步控制信号，并将注塑机控制器给出的调节流量、压力比例阀的模拟量信(如0～1A DC)，经处理变换，转变为0～10V DC或4～20mA的信号，送给变频器，用来调节液压马达的转速，使得液压系统的输出能与注塑机在各个工序段中所需的油压大小和流量速度精确匹配，从而使溢流阀的回流量降到最小，达到节能目的。注塑机变频节能系统的原理示意图如图4-37所示。
    图4-37    注塑机变频节能系统的原理图