1變頻改造在注塑行業發展趨勢 對于塑料制品行業來說，電耗是其生產成本的主要部分，而注塑機是塑料制品廠的主要能耗設備之一。目前絕大多數的注塑機都屬于液壓傳動注塑機，液壓傳動系統中的動力由電動機帶動油泵提供。在注塑的生產周期過程中，注塑機在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調節不同工序所須的流量和壓力。液壓系統的負荷變化很大，由于定量泵不可調節輸出功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電動機噪聲過大，以及機械壽命縮短等現象。并且通常在設計中，用戶油泵電動機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調速裝置在注塑機上的應用，對于減少能源浪費、降低生產成本具有重要意義。 2注塑機變頻改造的可行性分析 2．1注塑機的生產工藝過程 注塑機通常采用液壓傳動，其結構包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動裝置和電氣控制裝置，后者的作用是保證注塑機預定工序的要求（壓力、速度、溫度、時間、位置）和動作程序準確有效地工作。在傳統的注塑機中液壓傳動裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動作油缸、油泵電動機及其它液壓附件和管道組成，液壓傳動系統中的動力由電動機帶動油泵提供。其中，油泵絕大部分是定量油泵，電動機通常提供額定功率和轉速，油泵將電動機所輸入的機械能轉變為壓力能，然后向液壓系統的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油，滿足液壓執行機構驅動負載所需能量的要求。注塑機成型工藝是一個按照預定的周期性動作過程，即以合模—射嘴前進—射膠—保壓—熔膠一冷卻—開模一取出制品—將被注塑件放入模具中—合模后頂出等加工工序達到某件產品成型。如圖l所示。 2．2注塑機生產過程中的液壓損耗 注塑機生產過程中的液壓損耗主要由以下三部分組成： （1）溢流損耗 隨產品及加工工序不同，各工序所需液壓、流量、壓力不同。對于油泵電動機而言，注塑機在注塑過程的負載是處于變化狀忐。而油泵的流量是按照所需的最大流量來設計的．其原注塑油泵電動機以恒定的轉速提供的液壓流量，當注塑機所需的流量小于最大流量時，多余的液壓將通過溢流閥回流，這一部分能量就損耗掉了。 （2）節流損耗 當液壓油流經閥的節流口時會有一定的壓降，這就是節流損耗。由于方向閥的節流面積比較大，所以大部分的節流損耗發生在比例閥上。同時由于液壓長期全速循環流動與液壓件機械劇烈磨擦，造成油溫過高、噪聲過大、機械壽命縮短等不良現象。 （3）設計余量損耗 通常在設計中，一般會考慮到共用性，設計時以最大容量為基礎，因此用戶油泵電動機設計的容量比實際需要高山很多．存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。 2.3注塑機變頻改造的可行性分析 注塑機的工序過程基本是相同的，大致可分為7個工序過程：合模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂出，每一個工序都需要不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在最大壓力或流量下于作的．其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調節的，通過調整壓力或流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。然而在恒速運轉中，各工序中油泵的輸入功率并沒有多大變化，若用變頻器根據工作時所需的壓力或流量參數同步成正比的自動調整油泵電動機的轉速，從而實現對壓力和流量的調節，這樣把注塑機原來浪費在比例閥上的能量全部節約下來，達到了既節電又實用的經濟效果。其具體效果表現在以下三個方面： （1）調速節能 根據注塑機的工藝要求，把總壓閥、低壓閥、一壓閥、二壓閥的開關信號經注塑機電腦板轉換后加在變頻器的輸入端作為變頻器的頻率給定信號，使變頻器的輸出頻率隨比例閥的模擬信號成線形變化，在需要壓力和流量較小的工藝過程中使電動機轉速降低，從而降低電動機的輸出功率，在冷卻和半成品置入過程中可以讓電動機停轉，使電動機在整個負載范圍內的能量損耗達到最小程度。 （2）提高功率因數節能 無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是因為功率因數的降低導致電網有功功率的降低。普通定量泵注塑機的功率因數值在0.6～0.8之間，而使用變頻調速裝置后，由于變頻器內濾波電容的補償作用，使得功率因數提高到0.96以上，從而減小了無功損耗，增大了電網的有功功率。 （3）軟起動節能 由于原電動機為直接起動或Y一△降壓起動，起動電流等于（4～7）倍的額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的沖擊，而且還會增加電網容量要求，起動時產生的大電流和震動對設備的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后，利用變頻器的軟起動功能將使起動電流從零開始，最大值被限制在變頻器設置的加速中電流限幅水平以內，一般不超過l.7倍額定電流，減輕了對電網的沖擊和對電網容量的要求，延長了設備和模具的使用壽命。 3注塑機變頻改造的控制電路方案 3．1注塑機變頻改造的控制電路圖（如圖2） 注塑機變頻政造時采用變頻+工頻工作方式，控制電路如下圖所示。其變頻工作方式、工頻工作方式和停止工作的選擇是由多位開關WK控制來實現。采用工頻旁路目的是為了在變頻器出故障時可直接切換到工頻運行，而不影響生產。 3．2變頻工作方式 （1）接通變頻工作電源。當多位開關WK合向變頻工作電源時，接觸器KMI線圈得電動作，KMI輔助常閉觸頭斷開，工頻工作電路無法得電，從而實現變頻工作電路和工頻工作電路的相互聯鎖；同時接觸器KM4線圈得電動作，KM4主觸頭閉合，電動機接成△形連接。KMl主觸頭閉合，三相交流電通入變頻器。KMI輔助常開觸頭閉合，接觸器KM2線圈得電動作，KM2主觸頭閉合，變頻器與三相交流電動機電路接通，等待工作指令；同時變頻工作HL2指示燈亮。 （2）變頻器調速工作過程。按下變頻器起動開關SB，變頻器開始運行，注塑機開始工作。注塑機電腦板把注塑機液壓傳動的壓力和流量信號，經處理后變成4～20mA的電流模擬信號，送入到變頻器的4、5號端口。變頻器通過內置的PID調節功能，利用注塑機電腦板傳送來的4～20mA的電流模擬信號，來調節電動機的轉速，從而實現了注塑機液壓傳動的壓力和流量信號控制電動機的轉動，把恒壓泵變成了變壓泵，滿足了注塑機液壓傳動的不同液壓和流量的要求。這樣就大大減少了合模、開模的震動，穩定了生產工藝，提高了產品的檔次和質量，減少了機械故障，延長了機械使用壽命，同時也節約了電能，產生了良好的經濟效益。 （3）變頻器的保護和故障處理。變頻器自身具有過電流、過載、過壓、欠壓、短路等多種保護功能，它不僅能保護變頻器自身，而且能保護電動機，進一步保護注塑機液壓系統、機械系統，防止不恰當的操作可能帶來的危害，所以不需要另設專門保護電路。如執行動作所需要的壓力、速度超過注塑機系統的壓力、速度，變頻器即進入保護狀態。又如低溫強行儲料，因注塑機過負載工作，變頻器就會出現過電流或過負載保護，切斷電動機電源，保護機器不受傷害。若是在工頻狀態下，注塑機可以借助強大的動力超負荷工作，可能造成扭斷料筒、螺桿或損壞液壓馬達等事故。當變頻器發生故障時，B和C兩端的常閉開關斷開，接觸器KMI線圈失電復位，變頻器工作電源斷開，停止工作；A和c兩端的常開開關閉合，故障指示燈HLl亮。等待排除故障后，變頻器重新起動工作。 3.3工頻工作方式 當多位開關WK合向工頻工作電源時，接觸器KM4線圈得電動作，KM4輔助常閉觸頭斷開，變頻工作電路無法得電，從而實現工頻工作電路和變頻工作電路的相互聯鎖：同時電動機采用Y一△降壓方法起動運行，注塑機開始工作，工頻工作HL3指示燈亮。 4注塑機變頻改造接線方便的優點 注塑機變頻改造接線時，保留注塑機原有的電腦控制系統和液壓傳動系統的油路及電動機的Y一△降壓起動運行電路不變，采用變頻節能/工頻運行轉換控制方式，避免了發生故障時影響正常生產：更換模具時只須改變注塑機電腦板的工作程序，無須對變頻器做任何調節。 5注塑機變頻改造的良好效益] 5．1降低了生產成本和節電效果明顯 注塑機采用變頻改造后，節電率高達25％～60％；功率因數由改造前的0．6～0．8提高到0．96以上，顯著提高電網功率因數，降低無功電流，從而降低線路損耗，達到了降低生產成本和節電的目的。 5．2提高了注塑機系統運行的可靠性 注塑機采用變頻改造后，由于變頻器自身具有過電流、過載、過壓、欠壓、短路等多種保護功能，它不僅能保護變頻器自身，而且保護了電動機和注塑機液壓系統、機械系統，防止不恰當的操作可能帶來的危害，并能發現故障及時報警。5.3延長了設備和模具的使用壽命，提高了注塑機產品檔次和產品質量. 利用變頻器的軟啟動功能將使起動電流從零開始，不僅減輕了起動電流對電網的沖擊和對電網容量的要求，而且減輕了開鎖模振動，延長了設備和模具的使用壽命，減輕噪聲，改善工作環境，延長了設備和模具的使用壽命。同時變頻器的平滑調速，大大地提高注塑機產品的檔次和質量。 注塑機采用了變頻節能技術，不僅收到了高節能、高可靠性和延長了設備和模具的使用壽命的顯著效果，而且大大地提高注塑機產品的檔次和質量。 6結束語 本文針對注塑機液壓傳動系統中存在電能損耗較大的現象，設計出了采用變頻器技術的改造的具體電路方案，通過實踐達到了提高注塑機的產品檔次和產品質量，延長了設備和模具的使用壽命，降低了生產成本和節約用電的目的。