二、注塑機節能分析   

圖一 系統油壓與時(shí)間關(guān)系

    根據注塑機的工藝過(guò)程，畫(huà)出系統油壓P與時(shí)間t的關(guān)系圖如圖一，由圖可見(jiàn)，合模和脫模，開(kāi)模系統所需油壓較低，且時(shí)間較短；而注射，保壓，冷卻系統所需油壓較高，且時(shí)間較長(cháng)，一般為一個(gè)工作周期的40%～60%，時(shí)間的長(cháng)短與加工工件有關(guān)；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關(guān)，有時(shí)可以不要間歇期。以上的圖只是一種簡(jiǎn)單的近似表示，實(shí)際上，如果注射的螺桿用油馬達驅動(dòng)，注射時(shí)的系統油壓會(huì )高一些。注塑機加工工件的重量，從數十克到數萬(wàn)克不等，最大注塑機已到92000克。因此，注塑機就有中，小型和大型之分，加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個(gè)周期的時(shí)間也是不相同的；就是對同一臺注塑機，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時(shí)間也是變化的。這些工藝參數的設定，是由現場(chǎng)技術(shù)員根據經(jīng)驗數據和試驗的情況制定的。

　　從圖一可見(jiàn)，一個(gè)周期工作流程中，負載的變化導致系統壓力變化比較大，但油泵仍在50Hz運行，其供油量是恒定不變的，多余的液壓油經(jīng)溢流閥流回油箱，做無(wú)用功，白白地浪費了電能。對油泵進(jìn)行變頻調速，將定量泵改變?yōu)轭?lèi)似變量泵的特性。系統所需壓力較高時(shí)，油泵電機50Hz運行，所需壓力較小時(shí)，變頻器降頻運行。電機輸出的軸功率與油泵的出口壓力和流量的乘積正比，油泵電機轉速降低后，輸出軸功率降低，就可以達到有效節能，一般節電率在20%～50%。

三、注塑機變頻節能調速改造方案

　　使用液壓系統的注塑機，有立式和臥式之分。數十克的立式注塑機，油泵采用一個(gè)齒輪泵，電機的容量也較小，電器控制電路也較簡(jiǎn)單。改造時(shí)，將變頻器接入電機的供電回路，再將流量比例閥的信號（0～1A），經(jīng)變換為4～20mA信號送到變頻器的相應端口上，這樣，隨著(zhù)加工過(guò)程的變化，液壓油的流量也在變化。一般來(lái)說(shuō)，取相對值變化較大的流量信號做控制信號較好，控制信號變化對變頻器頻率調節的范圍大一些；而壓力信號相對值變化較小，對變頻器頻率調節的范圍小一些。如果變頻器頻率調節的范圍不能滿(mǎn)足工藝要求，可用變頻器的功能“頻率增益”來(lái)調整。注塑機專(zhuān)用變頻器就是在通用變頻器的基礎增加了0～1A信號轉換環(huán)節，使用起來(lái)更方便些。

    60克以上的都是臥式注塑機，60克～500克的注塑機，有的是一個(gè)油泵，也有的是二個(gè)油泵。一個(gè)油泵注塑機的改造和立式注塑機的改造是相同的。仍然是從流量比例閥取出0～1A的信號作為變頻器的速度調節信號，雖然速度調節信號是由液壓回路元件反饋到變頻器，但調節回路中沒(méi)有給定信號，因此控制還是屬于開(kāi)環(huán)控制方式。也是因為節能的原因，大中型注塑機的油泵可能不止一個(gè)，如三菱850-MM,1300-MM,1800-MM,2000-MM注塑機均有三個(gè)油泵。對應注塑工藝流程，在合模階段，所需的系統壓力較低，這時(shí)只有1#油泵工作，到鎖模階段所需的系統壓力較高時(shí)，2#油泵再投入工作，在注射階段所需的壓力最高，三臺油泵同時(shí)投入工作，脫模開(kāi)模所需的壓力較低，再分別停止3#，2#油泵工作。只要開(kāi)機，1#油泵就一直運行。用三臺小油泵按不同的工藝階段間斷工作，比用一臺大泵一直在運行要節能。具有二個(gè)以上油泵的注塑機如何改造？這里以三菱1800-MM注塑機的改造為例加以說(shuō)明。三菱1800-MM注塑機有三個(gè)45KW油泵電機，用一臺變頻器驅動(dòng)1#油泵電機，變頻器的調節信號取自注塑機流量比例閥，這樣，此變頻器的頻率就隨注塑機液壓油的流量的改變而變化。另外二個(gè)油泵電機，可以分別用二臺變頻器驅動(dòng)。不過(guò)這二臺變頻器對電機不進(jìn)行調速，只作兩位式的控制，即起動(dòng)和停止?？刂谱冾l器的起動(dòng)和停止信號，取自于原來(lái)該油泵電機的起動(dòng)和停止信號。變頻器的上限頻率設定在50Hz以下，具體設定值與加工的工件尺寸，材料，料筒的溫度等因素有關(guān)。如果變頻器運行頻率低于50Hz，就可以節能。實(shí)際上，注塑機設計時(shí)都留有余量，加工工件尺寸，材料的變化所需的油壓也要隨之變化。如果注射的壓力過(guò)大而鎖模力不足，會(huì )使工件出現飛邊；若注射力不足，模具腔內塑料會(huì )注不滿(mǎn)，工件報廢；保壓力不足時(shí)，工件中塑料比較厚的地方會(huì )出現收縮。

四、注意事項

　　1.變頻器的選型

     注塑機的負載性質(zhì)是恒轉矩類(lèi)，機械特性較硬，動(dòng)態(tài)特性要求較高，所以應選用注塑機專(zhuān)用變頻器。注塑機專(zhuān)用變頻器是在通用變頻器的基礎上增加了0～1A信號轉換環(huán)節，提高了使用性能?？紤]到注塑工藝各階段的時(shí)間有一定要求，變頻器的加速和減速時(shí)間要短，一般為1秒，所以變頻器的容量就要適當加大。

　　2.備用系統

　　注塑機進(jìn)行變頻節能改造時(shí)，保留原有的工頻起動(dòng)回路作備用，這樣一旦變頻器有故障，還能用工頻起動(dòng)油泵電機繼續運行。

    3.變頻器信號提取點(diǎn)

    取雙比例閥的流量信號（0～1A），經(jīng)變換為4～20m的信號送到變頻器的相應端口上。流量信號取相對值較大的作為控制信號，以擴大調節范圍。壓力信號相對值變化較小，對變頻器頻率的調節范圍小一點(diǎn)。如果變頻器的調節范圍不能滿(mǎn)足成形工藝的需要，可用變頻器的“頻率增益”功能來(lái)調整。

    4.調試前注意事項

    注塑機變頻節能電氣改造相對比較簡(jiǎn)單，但在改造前應詳細了解注塑機工況，熟悉注塑機工藝流程，調試時(shí)應注意以下事項:安裝前查清注塑機原有電路接線(xiàn)方式，包括主電路和控制電路;仔細觀(guān)察注塑機工頻運行是否正常，油泵馬達是否經(jīng)常處于過(guò)載狀態(tài)；根據注塑機的模具及注塑工藝觀(guān)察注塑機節電改造的潛能；控制信號線(xiàn)路注意正負極性不要接反；信號線(xiàn)與主回路線(xiàn)要分開(kāi)布線(xiàn)等。

　　5.變頻器對注塑機數字儀表的干擾

　　現在注塑機上廣泛使用是交-直-交變頻器，其輸出電流中含有諧波成分，可能會(huì )對注塑機產(chǎn)生干擾，最易受干擾的是溫度控制儀表，因此，安裝變頻器應做好抗干擾措施。變頻器需加裝輸入和輸出電抗器或高頻磁環(huán)等；引入變頻器的控制線(xiàn)要作屏蔽處理；機殼要可靠接地；不要使變頻器的輸入輸出電纜與變頻器的控制信號線(xiàn)平行或捆綁在一起；變頻器安裝在注塑機內部時(shí)，特別要關(guān)注通風(fēng)散熱。

五、調試常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法 

    由于注塑機工藝的特殊性，在改造中會(huì )遇到各種故障，以下為在注塑機變頻改造中常遇到的問(wèn)題及處理方法。

1.變頻器頻率無(wú)變化 

    由于變頻器采用注塑機閥控電流信號進(jìn)行調速，變頻器運行后出現頻率顯示為0.0（有的變頻器顯示為0）現象，其主要原因為信號極性接反;信號取錯;信號接線(xiàn)端口與參數設定不符;注塑機輔助電源故障等，出現這種故障應先查明注塑機閥控制的類(lèi)別是電流信號、電壓信號還是脈沖控制信號（部分機型），及信號正負極性是否與變頻器控制端子對應。

2.油泵噪音大 

    變頻器運行后有些注塑機會(huì )發(fā)出異常的噪音，這時(shí)應判斷噪聲源在何處，是來(lái)自電機還是油泵，若為油泵的噪音則可能原因有:注塑機液壓油過(guò)少，有空氣吸入;注塑機濾油器或油路阻塞;注塑機油泵葉片磨損較嚴重;遇到以情況應先檢查注塑機油泵，排除故障后方可運行，另外當注塑處于低速高壓工作狀態(tài)時(shí)，也會(huì )出現油泵噪音異常情況，這時(shí)適當提高速度信號。

五、結束語(yǔ)

    對注塑機進(jìn)行變頻調速，主要的目的在于節能。從小型，中型到大型注塑機都可以加裝變頻器進(jìn)行節能改造。改造之初，涉及到節能效率的估算。注塑機節能主要與注塑工藝過(guò)程相關(guān)，做出一個(gè)準確的計算的困難的，一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)改造，一個(gè)油泵電機的注塑機節能在20%～50%之間，多個(gè)油泵電機的注塑機節能在15%～30%之間。另外，油泵速度的降低減少了機械的磨損，間接的經(jīng)濟效益也不可小視。