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塑膠射出成型機的節能改造

塑膠射出成型機的節能改造

  • 分類(lèi):行業(yè)新聞
  • 作者:
  • 來(lái)源:
  • 發(fā)布時(shí)間:2015-10-15
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【概要描述】眾所周知,國內有大量臥式注塑機變頻節能改造的成功案例。制鞋企業(yè)的全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機,是制鞋企業(yè)中主要的一種常見(jiàn)用電設備

塑膠射出成型機的節能改造

【概要描述】眾所周知,國內有大量臥式注塑機變頻節能改造的成功案例。制鞋企業(yè)的全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機,是制鞋企業(yè)中主要的一種常見(jiàn)用電設備

  • 分類(lèi):行業(yè)新聞
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1、全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機的工作原理

眾所周知,國內有大量臥式注塑機變頻節能改造的成功案例。制鞋企業(yè)的全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機,是制鞋企業(yè)中主要的一種常見(jiàn)用電設備,人稱(chēng)電老虎。我國是制鞋大國,有大量的制鞋設備,而目前涉及節能改造的單位比較少,主要原因是人們對全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機的工作原理不太熟悉。

1.1全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機(以下簡(jiǎn)稱(chēng):圓盤(pán)機)的機械特點(diǎn)

1) 本機械專(zhuān)用于生產(chǎn)各類(lèi)高級單色、雙色和三色的運動(dòng)鞋、休閑鞋鞋底,男女童鞋底等產(chǎn)品。

2) 原料適用于生產(chǎn)發(fā)泡等各種熱可塑性之原料,如PVC、TPR等。

3) 本機以電腦程序(單片機、PLC)控制,主、副機控制精確,操作簡(jiǎn)單,保養容易。

1.2圓盤(pán)機與傳統的臥式注塑機的比較(見(jiàn)圖)

1) 液壓馬達

臥式注塑機和圓盤(pán)機的油泵都是定量泵。注塑過(guò)程中,油泵壓力高低變化頻繁,其中低壓維持過(guò)程的傳統處理方式是通過(guò)比例閥泄壓,而電機一直在工頻下全速運行。電能浪費非常嚴重。

2) 按圓盤(pán)機的機型分,分為單色機和雙色機、三色機等機型。

其中單色機只有一臺主機,與臥式注塑機類(lèi)似。

雙色機有一臺主機和一臺副機組成。副機負責射膠、熔膠、上模、下模等動(dòng)作,主機包含了副機的動(dòng)作,且多了一個(gè)圓盤(pán)旋轉的動(dòng)作,實(shí)現模具的移動(dòng)和定位。

三色機有一臺主機和兩臺副機組成。

3) 模具數量

臥式注塑機一般只有一套模具在工作,生產(chǎn)工藝在變更時(shí),需要更換模具。

圓盤(pán)機按機型不同,模具的數量也不同,一般有18、20、24、30套模具。根據生產(chǎn)工藝,通過(guò)控制面板,設定模位使用有效與否。如:TY-322機型,24站模位(可安裝24個(gè)模具),生產(chǎn)中可按需要靈活選定全部或部分模具為有效模位)。圓盤(pán)機工作時(shí),大轉盤(pán)執行高速順時(shí)針?lè )较蛐D動(dòng)作,PLC或單片機執行程序的運算,當只有檢測到有效模位時(shí),PLC或單片機掃描到有減速信號時(shí),轉盤(pán)開(kāi)始減速。到達定位信號時(shí),轉盤(pán)進(jìn)行精確定位。否則,如果沒(méi)有檢測到有效模位時(shí),大轉盤(pán)一直旋轉至下一有效模位。

臥式注塑機只要有鎖?;蜷_(kāi)模信號,就會(huì )執行相關(guān)動(dòng)作。

4) 壓力調整方式

臥式注塑機和圓盤(pán)機的壓力調整方式都是壓力比例控制方式,但圓盤(pán)機(模具較多)各模射料壓力可以通過(guò)控制面板進(jìn)行獨立設定,適用于不同射出量的產(chǎn)品制造。

臥式注塑機生產(chǎn)每一產(chǎn)品,相關(guān)參數均一致。

5) 模具工作方式

臥式注塑機工作時(shí),固定模是不動(dòng)的,只有活動(dòng)模在有指令時(shí)執行左右鎖?;蜷_(kāi)模,呈左右直線(xiàn)運動(dòng)。

圓盤(pán)機工作時(shí),固定模具和活動(dòng)模具由大轉盤(pán)移動(dòng)、定位。有鎖模和開(kāi)模指令時(shí),油缸執行上升或下降動(dòng)作。取產(chǎn)品時(shí),由操作人員人為的打開(kāi)活動(dòng)模具,取出產(chǎn)品。

6) 圓盤(pán)(轉盤(pán))

全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機因轉盤(pán)是圓形而得名,簡(jiǎn)稱(chēng)圓盤(pán)機(鞋底機)。在圓盤(pán)上等分了若干等份。如TY-322被等分成了24個(gè)模位。

若主機和副機都沒(méi)有檢測到有效模位時(shí),并且主機和副機都處于開(kāi)模狀時(shí),PLC或單片機發(fā)出指令,圓盤(pán)由主機提供壓力,進(jìn)行高速旋轉。系統自動(dòng)檢測到有效模位,圓盤(pán)進(jìn)行減速后精確定位。

7) 冷卻方式

傳統的臥式注塑機有“冷卻時(shí)間”這個(gè)概念,模具上安裝了冷卻水循環(huán),目的是保護模具和產(chǎn)品的冷卻。

圓盤(pán)機則不同,它沒(méi)有冷卻水循環(huán)系統,因為產(chǎn)品成型后,圓盤(pán)機本身的轉盤(pán)有一段時(shí)間處于旋轉狀態(tài)或待機狀態(tài),另外機器上有安裝幾臺冷卻風(fēng)機的方式,模具和產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。

1.3圓盤(pán)機工作原理

圓盤(pán)機的注塑過(guò)程中的鎖模、射料、熔膠、開(kāi)模、圓盤(pán)快慢速等各個(gè)動(dòng)作,對速度、壓力的要求都不一樣,它們由控制面板上的比例值設定,如:P1設定關(guān)模壓、P2設定射料一次壓、P3設定射料二次壓、P4設定進(jìn)料壓。當圓盤(pán)機的流量壓力需求發(fā)生變化時(shí),由設在油泵出口的比例閥(溢流閥)來(lái)調節負載壓力和流量,將多余的油高壓溢流回油箱。

單色圓盤(pán)機只有一臺主機,主要向系統提供壓力,完成射膠熔膠動(dòng)作及鎖模開(kāi)模動(dòng)作,另外控制一個(gè)轉盤(pán)系統,完成模具的移動(dòng)與定位。

雙色機既有主機、副機之分。它們主要由加熱、射膠、熔膠系統、鎖模系統組成。三色機則與雙色機類(lèi)似,它有一臺主機,兩臺副機組成。主機負責圓盤(pán)的旋轉及定位。

圓盤(pán)機工作時(shí)分手動(dòng)運行和自動(dòng)運行兩部分。

手動(dòng)運行時(shí),操作人員必須提供相應的命令,圓盤(pán)機才會(huì )完成相應的動(dòng)作。如射膠、熔膠、上模、下模、圓盤(pán)旋轉等動(dòng)作。

自動(dòng)運行時(shí),各模位選用完成,進(jìn)料量壓力、時(shí)間都設定完成且料管溫度加熱已到達后,將主機油泵啟動(dòng),將手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)鎖切換至自動(dòng)位置,按一次自動(dòng)啟動(dòng)按鍵即可進(jìn)行自動(dòng)步驟。

1) 如果現在模位有使用,按自動(dòng)啟動(dòng)鍵后,進(jìn)料量為這模設定量。若進(jìn)料未達設定量,而有鎖模的動(dòng)作。只允許快速鎖模動(dòng)作,等進(jìn)料到達設定量后才有慢速鎖模動(dòng)作。鎖模停止后,執行射料、開(kāi)模動(dòng)作。

2) 若現在模位不使用,按自動(dòng)啟動(dòng)鍵,則圓盤(pán)運行往下一有使用的模位,且進(jìn)料的進(jìn)料量到達,也以下一有使用的模位之設定量執行進(jìn)料動(dòng)作,轉盤(pán)定位后,快速鎖模(用時(shí)間設定),計時(shí)止,且進(jìn)料時(shí)到達,執行慢速鎖模,鎖模停止后執行射料、開(kāi)模動(dòng)作。

3) 主副機同時(shí)使用時(shí),須等主、副機自動(dòng)動(dòng)作皆完成至開(kāi)模止,圓盤(pán)才運行并旋轉至下一使用模位。

4) 轉盤(pán)暫停在圓盤(pán)“慢速點(diǎn)”前動(dòng)作時(shí),圓盤(pán)即在“慢速點(diǎn)”檢出時(shí),慢速至定位停止。若該模位有使用,定位后,這模動(dòng)作會(huì )做鎖模等動(dòng)作至開(kāi)模為止。轉盤(pán)即不動(dòng)作,但進(jìn)料動(dòng)作,會(huì )執行下一使用模次的進(jìn)料,將轉盤(pán)暫停解除(順時(shí)針旋轉)圓盤(pán)即往下一模位移動(dòng)。如果這模位未使用,則圓盤(pán)即在最近一模執行定位,直到解除轉盤(pán)暫停,方往下一模移動(dòng)。

5) 在自動(dòng)運行中,將自動(dòng)狀態(tài)切回手動(dòng)狀態(tài),除圓盤(pán)會(huì )執行慢速定位的動(dòng)作外(圓盤(pán)在運行中作此切換)其他動(dòng)作及時(shí)停止??捎檬謩?dòng)操作復位。

1.4圓盤(pán)機的電能消耗主要表現在以下幾個(gè)部分

1) 液壓系統油泵的電能消耗

2) 加熱器的電能消耗

3) 冷卻風(fēng)機。

對于制鞋企業(yè)來(lái)說(shuō),電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分,上述電能消耗中,液壓油泵的用電量占整個(gè)圓盤(pán)機用電量的80%左右,所以降低其耗電量是圓盤(pán)機節能的關(guān)鍵。

2、 圓盤(pán)機節電原理

在了解圓盤(pán)機的工作原理后,我們不難知道 ,圓盤(pán)機動(dòng)作內部有著(zhù)十分劇烈的突變過(guò)程,對機器的沖擊非常大,影響了整個(gè)注塑系統的壽命。目前國內制鞋企業(yè)中,有大量舊設備,自動(dòng)化程度低,能耗大。機器一般按最大的生產(chǎn)能力設計,其實(shí)在生產(chǎn)時(shí)往往用不了那么大的功率。油泵馬達的轉速保持不變,所以輸出功率幾乎也是不變的,生產(chǎn)中存在大馬拉小車(chē)的現象。因此造成大量能量浪費。

由于圓盤(pán)機特有的主、副機及旋轉式模具的特性,生產(chǎn)時(shí),往往使用到的有效模位沒(méi)有那么多,如:TY-322機型,24套模具,有時(shí)只用了10幾套,在試機、打樣時(shí)用到的模具甚至更少,這就決定了主副機經(jīng)常處于長(cháng)時(shí)間的待機狀態(tài)。副機只有檢測到有效模位時(shí),才執行動(dòng)作。在圓盤(pán)旋轉時(shí),副機不做任何動(dòng)作,而平時(shí),電機卻仍然一直工作于額定轉速,這時(shí)候的高壓溢流部分不僅未作任何有用功,而且產(chǎn)生熱量,造成液壓油發(fā)熱,既耗能,又有害。

我們采用圓盤(pán)機的無(wú)速度傳感器矢量變頻運行技術(shù)(參考電氣原理圖),變頻器實(shí)時(shí)的檢測來(lái)自圓盤(pán)機電腦板給出的壓力及流量信號,圓盤(pán)機壓力或流量信號是0~1A,經(jīng)內部處理后,輸出不同的頻率,調節馬達轉速,即:輸出功率與壓力和流量同步自動(dòng)跟蹤控制,相當于定量泵變成了節能型的變量泵,原液壓系統與整機運行所需功率匹配,消除了原系統的高壓溢流能量的損失??梢源蟠鬁p輕合模、開(kāi)模的震動(dòng),穩定生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少機械故障,延長(cháng)機器使用壽命,又能夠節約大量的電能。

3、 圓盤(pán)機節能改造案例

1) 公司名稱(chēng):福建泉州晉江市某鞋材有限公司

2) 圓盤(pán)機節能改造的目的:在競爭激烈的制鞋行業(yè)有如下特點(diǎn),企業(yè)主要的經(jīng)營(yíng)成本是員工的工資和電費;由于企業(yè)之間的競爭,塑膠件的加工費用越來(lái)越少,電費所占成本的比例越來(lái)越多;節省電費、降低成本,延長(cháng)設備使用壽命,提高企業(yè)的競爭力,是業(yè)內眾多經(jīng)營(yíng)者所關(guān)注的問(wèn)題。

3) 改造的圓盤(pán)機型號:東莞市臺裕全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機

4) 圓盤(pán)機馬達功率:主機一臺22kw 副機22KW×2

5) 2004年7月22日,我們在該公司設備科配合下,在一樓啤底成型車(chē)間,采用深圳科姆龍公司的KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器KV2000-Z0220-4T兩臺,分別對圓盤(pán)機的主機和副機進(jìn)行節能改造。改造時(shí)生產(chǎn)雙色運動(dòng)鞋底,成型周期為30 秒。節能器上安裝了三相四線(xiàn)制電能表,進(jìn)行節電率的測試,主機和副機的節電率分別為38%和43%。

6) 福建泉州地區當地電費平均 0.80 元每度,該塑料制品廠(chǎng) 24 小時(shí)連續生產(chǎn),如果以每月工作 30 天計算。則有: 市電運行時(shí),電費 / 月 =7.2×24×30×0.80=4147 元;變頻節電運行時(shí),電費 / 月 =4×24×30×0.80=2304 元;每月每臺節約電費約為1843 元;客戶(hù)在半年左右即可收回成本。

4、 變頻節能注意事項

4.1變頻節能的特點(diǎn)

1) 操作簡(jiǎn)單,與圓盤(pán)機同步運行,不必進(jìn)行任何調節;

2) 高可靠性:保留圓盤(pán)機原有控制方式及油路不變;采用市電/節電運行控制方式,以備故障時(shí)不影響生產(chǎn);

3) 軟啟動(dòng):減輕機器震動(dòng),延長(cháng)設備和模具的使用壽命;有效的減小噪音,改善工作環(huán)境;系統發(fā)熱明顯減少,油溫穩定;延長(cháng)密封組件的使用壽命,降低停機維修率,節省大量的維護費用,同時(shí)增加變壓器的裝機容量;

4) 高回報率:根據工藝不同,所有投資約6~12個(gè)月通過(guò)電費節省回收。

4.2全自動(dòng)圓盤(pán)式塑膠類(lèi)射出成型機變頻改造的注意事項

4.2.1變頻器的選型及KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器的特點(diǎn)

有參與過(guò)注塑機變頻節能改造的廠(chǎng)家都清楚,用變頻節能后,會(huì )出現生產(chǎn)周期延長(cháng)的現象。節電的同時(shí),不同程度上降低了生產(chǎn)效率。這是因為通用型變頻器,采用傳統V/F控制技術(shù),其啟動(dòng)時(shí)間長(cháng),反應速度慢,力矩不夠等造成節電廠(chǎng)家減模,壓力不足的現象。甚至有些為了彌補反應慢的缺陷加大變頻器的容量,造成油泵馬達長(cháng)期過(guò)載,溫升提高或燒毀的現象。選用無(wú)速度傳感器矢量變頻器就可以解決上述問(wèn)題。

現代化通訊功能、遠高于傳統通用型變頻器的0~650Hz高輸出頻率、豐富的內置PID功能、獨特的冷卻風(fēng)扇、專(zhuān)為產(chǎn)業(yè)機械設計的近200種控制功能、轉速追蹤功能、獨特的自動(dòng)可變載波頻率2~16.9KHz。

適用于各種塑料機械、化工紡織、水泵、風(fēng)機、印刷機、輸送帶、食品包裝機械、金屬加工機械等通用機械的恒轉矩、恒轉速控制。應用KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器,進(jìn)行節能改造,既可達到高節電率,又保證了原有生產(chǎn)效率及品質(zhì)不變的要求。

4.2.2變頻器對圓盤(pán)機的溫度影響及解決措施

變頻器屬于電力半導體裝置,本身具有高頻干擾與低頻諧波的問(wèn)題,但是由于有些應用單位技術(shù)不夠專(zhuān)業(yè),造成對機器設備控制系統的干擾,特別是對溫度系統的干擾,嚴重的時(shí)候,系統將不能正常工作。無(wú)速度傳感器矢量變頻器具有運行中自動(dòng)調整載波頻率的功能,最大限度的降低了變頻器對溫度系統的干擾。

當出現溫度系統等被干擾時(shí),我們也可以采取比如:接專(zhuān)用接地線(xiàn);調整載波頻率;輸出側加磁環(huán)、濾波器、交流輸出電抗器;在原有加熱系統回路加裝同等功率的1:1隔離器等一系列的措施來(lái)解決。

4.2.3電氣保護

KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器具有全領(lǐng)域的保護功能:低電壓、過(guò)電壓、過(guò)電流保護,防止電機失速、過(guò)載、過(guò)熱保護等,保證變頻器和電機不受任何損害。

在設計系統時(shí),我們還必須考慮到,市電狀態(tài)時(shí)對電機的保護。如果直接從節電狀態(tài)切換到市電狀態(tài),相當于電機直接啟動(dòng),啟動(dòng)電流是額定電流的4~7倍。對設備和電網(wǎng)的沖擊非常大,同時(shí)容易造成接觸器過(guò)早的損壞,甚至造成電機的燒毀。

所以建議,在切換時(shí),必須先停止電機(原系統的Y-△裝置),再切換節電裝置,最后再啟動(dòng)電機。

對多數企業(yè)而言,電費是未被企業(yè)控制的最后一項成本,人們普遍認為電費開(kāi)支是難以被控制的,交電費天經(jīng)地義,因為用電設備消耗多少電,是同其機電特性所決定的,主觀(guān)的控制無(wú)能為力。很顯然,此觀(guān)念是錯誤的。在全國上下用電形勢嚴峻的情況下,作為我們的企業(yè)而言,應該注重能源的節約,注重先進(jìn)節能機制的采取,先進(jìn)技術(shù)的應用,把能耗降到最低 即保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng )造經(jīng)濟效益。實(shí)踐證明,通過(guò)應用高性能高品質(zhì)的KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器技術(shù)及一系列的技術(shù)管理措施,企業(yè)至少可以減少20~60%的經(jīng)營(yíng)成本。

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