注塑機(jī)、擠出機(jī)是塑膠行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，同時也是主要的耗電設(shè)備，被人們稱為“電老虎”，其用電量占企業(yè)生產(chǎn)用電的80%左右。注塑機(jī)耗電大，一方面造成全社會電能的巨大浪費，另一方面造成企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，產(chǎn)品缺乏竟?fàn)巸?yōu)勢，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

      注塑機(jī)的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的工作壓力和流量。對于油泵馬達(dá)而言，注塑過程是處于變化的負(fù)載狀態(tài)。在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)始終以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá)25-60%。同時，由于液壓長期的全速循環(huán)流動，與液壓件、機(jī)械件的劇烈磨擦，造成油溫過高、噪音過大、機(jī)械壽命縮短的現(xiàn)象。

      在注塑機(jī)工序一個完整的過程中,各種型號的注塑機(jī)，它的工序過程是相同的，大致是五個工序過程（見圖1）。

從圖1可知注塑機(jī)不同的工序過程中壓力和時間是這樣分布的：

（1）送模具過程：壓力低，時間較短。

（2）合模具過程：左右兩個模具相接直至完全閉合,壓力略高，時間不長。

（3）保壓過程：送料至模腔，直到成型，固化。壓力較高，時間較長，約占一件產(chǎn)品制造時間的40—60％。

（4）脫模具過程：加工成型,開啟模具,脫模，取出加工件。壓力略高,時間不長。

（5）退模具過程：加工件取出，模具后退原位，進(jìn)行輔助工作后，待再次加工。壓力低，時間較短。

      對同一臺注塑機(jī),加工不同的塑料件,其壓力（P）與時間(t)長短是各不相同的。由于加工件模具的復(fù)雜性，使用不同的塑料一個加工件的總用料量,有否嵌件等有關(guān)。具體參數(shù)設(shè)定，一般由工程技術(shù)人員經(jīng)過測試后才能確定。

二． 注塑機(jī)節(jié)能的原理及可行性分析

      一臺通用注塑機(jī)設(shè)備，在一個完整的注塑過程中的鎖模、射膠、充填、熔膠、冷卻、開模等階段對壓力的要求各不相同，開模階段只需保證較小的壓力即可，但在熔膠、冷卻時卻需要較大的壓力，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率。根據(jù)注塑機(jī)原理，我們知道電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，注塑壓力也就越大，所以通過變頻器對注塑機(jī)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速實現(xiàn)變壓節(jié)能是完全可行的。

      當(dāng)前大多數(shù)注塑機(jī)生產(chǎn)商家未采用節(jié)能變頻器技術(shù)，還是采用的Y/△啟動，由工頻電網(wǎng)直接供電，啟動電流大，且浪費電能；如采用變頻調(diào)速調(diào)壓的方式則可實現(xiàn)注塑機(jī)電機(jī)的軟啟動，并可根據(jù)各個不同工藝段的壓力需求自動改變運行頻率，達(dá)到節(jié)能增效的目的。這些功能可通過變頻器的壓力模擬反饋或多段速度的調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)。具有投資回收快的特點。

      1.理論原理

      油泵的輸出功率：pt=p×Qt=p×v×n        (1)

      油泵的理論轉(zhuǎn)矩：Tt=1/2π×p×V          (2)  

      P為壓力，Qt為流量，V為油泵排量，n為油泵的轉(zhuǎn)速，將(2)式代入(1)式得：

      Pt=2π×Tt×n (3)

      如果忽略機(jī)械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率等于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的乘積。因此可以看出，當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時，系統(tǒng)需要的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是，由于電動機(jī)始終運行在工頻50HZ 狀態(tài)上，并不能根據(jù)實際的需求來降低其轉(zhuǎn)速，從而減小流量。因此多余的液壓油只能通過比例流量閥流回油箱，造成能源的白白浪費。

      2、油泵變頻調(diào)速節(jié)電運行

      從圖2注塑機(jī)的P=f(t)工序過程中看出，在不同時間段，它的主油泵壓力是變化的，而且起伏較大，這就存在一定的節(jié)能的可能性，且潛力較大。據(jù)統(tǒng)計，注塑機(jī)節(jié)電率一般可達(dá)25%-60%。眾所周知注塑機(jī)未使用變頻器時，主泵的電動機(jī)始終恒速運行，是極不經(jīng)濟(jì)的運行的方式。

      采用注塑機(jī)節(jié)電控制器，將控制比例流量閥的電流信號（0-1A），按每個生產(chǎn)工藝階段。

      設(shè)定的流量比例，得到0-1A 的比例信電表去打開電磁閥的比例開度，以提供系統(tǒng)所需的壓力。多余的流量通過溢流閥溢流掉。把比例流量信號連接到注塑機(jī)節(jié)電控制器作為驅(qū)動指令，控制油壓驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵只補(bǔ)充油路中所消耗的部份，油泵電機(jī)按比例指令運轉(zhuǎn)相應(yīng)轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的流量，以提供系統(tǒng)所需的壓力。即需要多少提供多少，在源頭上讓它不產(chǎn)生浪費。因此用變頻節(jié)電系統(tǒng)在注塑機(jī)的整過生產(chǎn)過程中都具有明顯的節(jié)電效果，從而能夠較大幅度節(jié)能省電，為用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

      根據(jù)上述動作，按時間先后程序可將注射機(jī)工作過程繪成曲線圖（見圖2）

三、方案簡述

      目前在一些注塑機(jī)已采用了變頻節(jié)能技術(shù)，收到了節(jié)能、超靜、高效和可靠的顯著效果，且能大大減少注塑機(jī)的用電量，這已在眾多注塑機(jī)用戶中得到了非常好的評價與信賴。通過一些專家的測試和改良，注塑機(jī)的變頻節(jié)能技術(shù)已日趨完善。

      1、方案一：

      注塑機(jī)的變頻節(jié)能改造通常是：將用來控制調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)閥的電量信號，進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后作為變頻器輸出頻率的給定信號，或是將注塑機(jī)的鎖模、射膠、充填、熔膠、冷卻、開模等工藝過程控制信號進(jìn)行處理后作為變頻器的段速或程序控制信號（也是變頻器輸出頻率的給定信號），以此調(diào)節(jié)方式來滿足注塑機(jī)各種工藝對供油壓力的要求，并達(dá)到調(diào)壓節(jié)能的目的（如圖3所示）。

      為了實現(xiàn)注塑機(jī)的變頻調(diào)節(jié)時的最佳工藝，歐科傳動提出了使用變頻-比例閥復(fù)合調(diào)節(jié)的方案，針對新機(jī)配套也提出了最終實現(xiàn)注塑機(jī)專用一體化的變頻調(diào)節(jié)節(jié)能系統(tǒng)的方案，并對注塑機(jī)的變頻節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)威鑒定，以便在更大的范圍進(jìn)行推廣。

      2、方案二

本方案是將注塑機(jī)主控制器的流量閥或壓力閥的信號轉(zhuǎn)換變頻器接受的0~10v，或4~20mA的信號，給變頻器，以達(dá)到根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)油壓的目的。

      這種方式是種較為通用的做法，一些技改同行將信號變換及控制系統(tǒng)做成一種較為通用的電路板，以簡化技改電路的設(shè)計；根據(jù)歐科變頻器的特點也可采用通用控制板的做法。

四、注塑機(jī)變頻改造應(yīng)意的幾個問題

1、注塑機(jī)變頻改造過程中應(yīng)意的幾個問題：

①必需是采用定量泵的注塑機(jī)才可進(jìn)行變頻節(jié)能改造。

②變量泵不用進(jìn)行變頻節(jié)能改造。因為變量泵本身已帶有一定的節(jié)能效果，增加變頻器不能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢。

③一般情況下，繼電器控制的注塑機(jī)速度是采用手調(diào)節(jié)流量閥控制速度的，進(jìn)行變頻節(jié)能改造的效果并不理想。對小型注塑機(jī)也因?qū)ψ冾l器響應(yīng)速度的特別要求，需慎進(jìn)行變頻節(jié)能改造。

2、安裝變頻節(jié)能裝置應(yīng)注意的問題：

①一般采用獨立電箱的方法，也可做成工頻-變頻雙回路的形式。

②可以懸掛于墻邊或機(jī)器的某一部位。

③為加強(qiáng)電機(jī)散熱效果，可在電機(jī)尾部加裝風(fēng)扇。

3、操作使用時應(yīng)注意的問題：

一般情況下，安裝節(jié)能變頻器不會影響注塑機(jī)的操作使用方式，為保證生產(chǎn)效率，某些工藝參數(shù)卻需要作調(diào)整。

五、注塑機(jī)變頻節(jié)能率及投資回本期

      根據(jù)大量的現(xiàn)場測試，一般注塑機(jī)油泵電機(jī)在市電運行情況下因各工序所耗功率不同，節(jié)電效益隨單機(jī)使用時間增長而增長。 

1、注塑機(jī)變頻改造一般節(jié)電率為25-65%之間，注塑周期越長節(jié)電率越高，冷卻時間越長，節(jié)能率也越高。

2、投資回本期：一般來說，變頻節(jié)能改造投資在6-12個月能收回成本，而且使用率越高，回本越快。

投資回收期：

      根據(jù)現(xiàn)場了解資料，貴公司車間現(xiàn)有注塑機(jī)36臺適合節(jié)電改造；

分別如下：

注塑機(jī)：

樺欽---350CE----2臺（45 KW/臺）

群基CI---125---4臺（18.5KW/臺）

群基CI---160---6臺（22 KW/臺）

群基CI---200---1臺（30 KW/臺）

群基CI---250---1臺（37 KW/臺）

震雄SM---90----1臺（15 KW/臺）

震雄SM---120---1臺（15 KW/臺）

震雄SM---180---1臺（22 KW/臺）

震雄SM---210---2臺（30 KW/臺）

震雄SM---90TS--1臺（18.5KW/臺）

震雄SM---120TS-1臺（22 KW/臺）

震雄SM---150TS-10臺（30 KW/臺）

富強(qiáng)鑫FT-110---2臺（11 KW/臺）

富強(qiáng)鑫FT-140---2臺（15 KW/臺）

富強(qiáng)鑫FT-180---1臺（18.5KW/臺）

36臺機(jī)器總功率985KW，如果按每月工作30天，每天工作20小時，按節(jié)電效率保守按35%計算，每臺機(jī)器負(fù)載按65%，每度電按0.8元收費。

36臺機(jī)器每月可以節(jié)約電費：985*30*20*0.8*35%*65%=107562元/月

36臺機(jī)器一年可以節(jié)約電費：107562元/月*12月=1290774元/年

案例 ：深圳龍崗某電子廠 
注塑機(jī)為：臺灣贊揚公司的CY-250系列，電機(jī)功率為 3.7KW ， 變頻改造具體情況如表：

      從上表分析可知，工頻運行時平均每小時用電量為 2.58KWh ，變頻運行時平均每小時用電量為 1.4KWh ，當(dāng)?shù)仉娰M是 0.75 元每度，按每天平均工作 20 小時，每月工作 28 天計算得： 
     節(jié)電率為 = （ 2.58-1.4 ） /2.58 = 45.7% 
     工頻運行是每年電費為： 2.58 ╳ 20╳28╳12╳0.75=13003.2元 
     變頻運行是每年電費為： 1.4 ╳ 20╳28╳12╳0.75=7056元 
     每年節(jié)省電費 5947.2元 

結(jié)論：

理論分析與實際測得：注塑機(jī)變頻節(jié)能改造以后有以下幾種優(yōu)點：

1.節(jié)能降耗、降低成本。

2.滿足各工況工藝要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量。

3.實現(xiàn)了軟起動，對電網(wǎng)、變壓器無起動電流沖擊。

4.減少對機(jī)械的沖擊、磨損、延長機(jī)械壽命。

5.相對地降低了油溫和油泵噪音。

六、品質(zhì)保證：

1、出貨后一個月內(nèi)包退、包換、包修；

2、三個月內(nèi)包換、包修；

3、12個月內(nèi)包修；

4、終身維護(hù)、保養(yǎng)檢修。

      隨著注塑機(jī)變頻節(jié)能改造工作的不斷開展，會有更多的用戶了解到注塑機(jī)使用變頻調(diào)節(jié)的優(yōu)越性，因此注塑機(jī)的變頻改造將會有一個良好的發(fā)展前景。