浅析注塑机伺服节能改造

薛凯文

（天津中至信科技发展有限公司 天津 300384）

引言

传统注塑机“高压节流”导致定量泵系统严重的电能浪费。所浪费的电能将转化为热能，冷却循环水则进一步浪费了电能。注塑机电液伺服系统可根据具体的负载变化，实现液压油的“按需供给”，从而取得显著的节能效益。

1 传统定量泵注塑机工作原理

注塑机的主要工序依次如下：锁模、胶凝、保压、送料、冷却、开孔、弹射。工序不同，所需要的工质的流量与压力都有区别。在油泵电机中，注射成型机的成型过程属于变负荷状态。在定量泵液压系统中，电机旋转，带动与其连接的油泵工作，正常情况下，电机的转速都为额定值。油泵产生液压，使系统不断的从中获取动力。注塑机在不同的工序下，需要的流量与压力有区别，而电机工作在额定转速下时，油泵输出的为注塑机工作与转速最高值的液压流量。传统的定量泵注射成型机在负载压力和流量需要改变时，通常采用阀门来调节输入功率。流体流经阀门时，将产生能量损失，且这部分能量损失所占比例较大，流体会在阀门处出现溢流，用阀门调节流量的过程称为压差节流。当系统工作了一段时间后，负荷的频繁变动促使压力大幅变化，然而，泵仍处于工频运行状态，多余的液压油通过安全阀回流到储罐，相应的也把其中的能量带回储罐。这增加了冷却系统的工作量。

2 伺服液压驱动系统工作原理

伺服系统的控制技术可以弥补上述定量泵液压系统的不足。注塑机工作时，其关键参数为流体的压力与流量值，将这些信息转换为信号，通过注射卡变换为伺服液压系统能够接受的信号，这样，就可以实现根据注塑机流量决定电机转速。具体方法为，根据流量确定油压系统压力值，在控制系统中，相应大的闭环控制单元将对数据进行分析处理，得到注塑机应该工作的转速值。之后，压力传感器将压力值将会与设定值对比，并将数据的分析处理结果发送给反馈控制单元，控制单元使用PID控制原理，能够较快的处理好数据并输出，达到控制压力的目的。这样，系统的工作压力就能够限制在较为稳定的范围。通过上述控制，能够实现伺服液压系统流量与压力调控的自动化。这样，注塑机工作的整个过程中，系统内的负荷流量的实际值能够与泵提供的流量吻合，达到减少油耗，提高油的使用率，提高系统效率的目的。

3 伺服液压系统注塑机的性能优点

节电效果突出：伺服液压驱动系统使整个系统油量供给实现自动化。当系统工作时，能够根据不同的符合状态提供所需油量；当系统进行冷却时，控制电机不运行。这样，电机就减少了不必要的功率输出，从而提高了系统的节油率，至少节省了30%的功率。更稳定：驱动系统为双闭环，实现流量和压力的控制，通过这一方法，系统的稳定性能大大提升。总的来说，产品质量重复精度通过这一控制，能够限制于0.3%内，使得产品合格率大大提升。

响应迅速及时：系统精度高，控制系统工作于最小转动惯量，能够在极短的时间内，如50毫秒响应，需要精确调整注塑成型工艺，更容易见面。同时，减少模具锁定的影响，使得机械和模具的使用年限大大提高。噪声小：系统产生的噪声小，大大提高了工作环境质量。

降低油温：通过使用这一控制系统，能够大大减小系统本身的产热，这样，工质油能够工作在合理的温度下，液压油与使用油的相关部件的寿命得到提升，使用时的故障频率降低。同时，由于油温的下降，也节约了60%左右的冷却水。

4 注塑机伺服节能改造的经济和环境效益

天津某成型厂注塑机伺服节能改造实例，A车间更换5台注塑机马达,包含震德280T注塑机1台、震德380T注塑机2台、震德480T注塑机2台。

①震德380T注塑机2台，改装前平均每小时耗电量为16.4kW.h，年能耗量为195356.8kW.h；改装后实际平均每小时耗电量为1.95kW.h，年能耗量为23228.4kW.h。机台年平均嫁动率68%,工作时间为5956H.年节能量(度)=平均节能量(度/H)*所改机台数量*5956H。

②震德280T、震德480T注塑机改造前平均每小时耗电量分别为:16.19kW.h.16.17kW.h,年总能耗量为484401.48kW.h改造后实际用电量平均每小时耗电量分别为:2.7kW.h、2.55kW.h。年总能耗量为69685.2kW.h。

经统计，注塑机通过伺服节能改造后，A车间共节电量58.68万kW.h/a，经济效益达53.4万元/a，环境效益可间接减排CO2146.7t/a。

结语

注塑机伺服节能改造无论从原理分析、优点分析以及效益分析都有明显的优势，其高节能节电率可帮助企业在经济效益、环境效益和社会效益方面得到显著提高，同时，相应的国家重视环保的呼声，顺应市场的发展趋势。因此，供电企业应注重对新技术与新设备的应用，将节能减排工作应用与实践中，提高企业的综合能力。