立式注塑機的節(jié)能改善

發(fā)布日期：2014/8/11 11:10:47

        目前立式注塑機主要分四大類：機鉸式立式注塑機、全液壓式立式注塑機、全電動立式注塑機和油電混合式立式注塑機。機鉸式立式注塑機使用具有增力和自鎖功能的五連桿機構(gòu)推動模板進行開模和鎖模,系統(tǒng)通過比例閥對多級壓力和速度進行控制；全液壓式立式注塑機則使用液壓鎖模機構(gòu)的直壓式鎖模,使模板受力均勻,模板不會因受力不均而發(fā)生變形,保證模具各點受力一致,能生產(chǎn)均一穩(wěn)定的產(chǎn)品；全電動立式注塑機以節(jié)能、精密等優(yōu)勢受到業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注,雖然速度快、控制精準及省電,但高昂的價格,讓許多客戶望而卻步；液壓－電動混合型注射成型機既具有全電動注射成型機的優(yōu)點,又保留了液壓機械式注射成型機的性能。而全液壓式立式注塑機由于較高的性價比及較高的控制精密度,將成為國內(nèi)立式注塑機市場的主導地位。
        全液壓式立式注塑機的能源消耗較大,主要以下幾個部分：泵的能源消耗；沿程壓力損失及局部壓力損失消耗；加熱器的電能消耗及循環(huán)冷卻水泵的電能消耗,其中液壓泵電機的用電量占整個立式注塑機用電量的80%以上,其次為液壓組件的沿程壓力損失,所以如何有效降低立式注塑機的能源消耗十分重要。
    1 能量消耗
        1.1 沿程壓力損失及局部壓力損失消耗液壓油流經(jīng)各類液壓閥時不可避免的存在著壓力損失和流量損失,這一部分的能量損失在全部能量損失中占有較大的比重。因此,合理選擇液壓 組件,調(diào)整壓力閥的壓力也是降低功率損失的一個重要方面。
        流量閥按系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)范圍選取并保證其最小穩(wěn)定流量能滿足使用要求,壓力閥的壓力在滿足液壓設(shè)備正常工作的情況下,盡量取較低的壓力。在長度、流速、管經(jīng)相同的情況下,光滑金屬圓管比橡膠軟管節(jié)省沿程壓力損失的16%,在相同兩點間光滑金屬圓管比橡膠軟管節(jié)相對要短,因此總的沿程壓力損失可節(jié)省25%左右。
        其次,要合理選擇液壓油,液壓油在管路中流動時,將呈現(xiàn)出黏性,而黏性過高時,將產(chǎn)生較大的內(nèi)摩擦力,造成油液發(fā)熱,同時增加油液流動時的阻力。當黏性過低時,易造成泄漏,將降低系統(tǒng)容積效率,因此,一般選擇黏度適宜且黏溫特性比較好的油液。另外,當油液在管路中流動時,還存在著沿程壓力損失和局部壓力損失,因此設(shè)計管路時盡量縮短管道,同時減少彎管。
        1.2 其它能源損失消耗加熱器的能耗也是消耗功率一個比較大的組件,但是,大的功率消耗并不代表大的能源消耗,只是代表更快到達料管所需溫度的設(shè)定值。因此,加熱器的節(jié)能主要在于保護罩的絕緣性能,保護罩的溫度底,對流及輻射失熱率也就降低,熱量的損失也就降低了,同時也減少妁傷的危險。另外,要避免風扇吹到料管的范圍,以減少強迫對流的熱損失。循環(huán)冷卻水泵的電能消耗(在注塑車間內(nèi),一般多臺立式注塑機共享一臺冷卻水泵),這部分能源消耗相對來說要小。
        2 全液壓式立式注塑機液壓系統(tǒng)功率損失的改善方法
        液壓傳動：它是以液壓油為工作介質(zhì),通過動力組件(油泵)將原動機的機械能變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?再通過控制組件,然后借助執(zhí)行組件(液壓缸或液壓馬達)將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能,驅(qū)動負載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運動,且通過對控制組件遙控操縱和對流量的調(diào)節(jié),調(diào)整執(zhí)行組件的力和速度。
        2.1 傳統(tǒng)液壓驅(qū)動的立式注塑機的能量消耗
        液壓驅(qū)動的立式注塑機在注塑成型的各個階段所需壓力和流量都是變化的,當立式注塑機的油量需求發(fā)生變化時,由設(shè)在油泵出口的比例流量閥和比例壓力溢流閥來調(diào)節(jié)負載壓力和流量,提供各油缸和液力馬達所需的推力,壓力方向和移動速度。油泵的輸出功率等于電機的輸出轉(zhuǎn)矩和電機的轉(zhuǎn)速的乘積,當系統(tǒng)要求低流量時,油泵電機的輸出功率不變,多余的液壓油通過壓力比例閥和溢流閥流回油箱,即使空載(如冷卻)也是如此,這樣,節(jié)流功率損失非常大,效率很低,一般只有60%～70%,因而造成能量浪費,同時由于液壓油長期的全速循環(huán)流動,與液壓件,機械件的劇烈磨擦,造成油溫過高,噪音過大等系列問題,機器壽命亦縮短。
        2.2 使用節(jié)能變頻器控制液壓泵－電機
        變頻器控制的液壓泵－電機從根本上克服了傳統(tǒng)立式注塑機能量浪費的弊病,當系統(tǒng)需要的流量發(fā)生變化時,電機的轉(zhuǎn)速也跟著發(fā)生變化,從而使定量泵排出的流量發(fā)生變化,即“需要多少供給多少”,從而節(jié)約了大量的電能。根據(jù)注塑制品的不同,節(jié)電率達20%～70%現(xiàn)在簡要分析變量泵的結(jié)構(gòu)及工作原理變量泵的壓力和斜盤傾角的閉環(huán)控制是通過一個電控比例閥2實現(xiàn)的,該比例閥通過控制活塞4決定斜盤1的位置,泵的排量與斜盤的位置成比例,控制滑閥3由彈簧5進行預壓緊,并始終受泵壓力的作用。
        當泵不工作,及控制系統(tǒng)的壓力為零時,由于彈簧5的作用,斜盤保持在+100%的位置,當泵啟動后如比例電磁閥8失電,該系統(tǒng)被切換到零行程壓力,此時滑閥9被彈簧10推到初始位置,這時泵的壓力p經(jīng)過閥口A作用到控制活塞4上。
        調(diào)節(jié)滑閥上的泵壓與彈簧5的作用力相平衡,使泵的壓力在0.8～1.2MpA之間。 這個基本設(shè)定是在閉環(huán)控制電路不工作時實現(xiàn)的,該比例閥的控制由由系統(tǒng)的控制板承擔,所有用來控制變量泵所需的信號都由該控制板來處理,該控制板分別對壓力和斜盤傾角的指令值進行輸入,壓力的實際值通過一個壓力傳感器采樣,裝在泵上的一個位移傳感器提供泵斜盤傾角的實際值,得到的實際值經(jīng)放大器處理并與指令值進行比較,最小信號發(fā)生器自動確保被選中的控制器只有在需要的工作點起作用。
        因此系統(tǒng)參數(shù)(壓力、傾角或功率)可被精確控制,而其它兩個參數(shù)低于給定的指令值。最小信號發(fā)生器的輸出信號作為閥死循環(huán)控制電路的指令值�；�閥閥芯實際位置由一個感應(yīng)式傳感器6提供。閥位置控制器的輸出值經(jīng)放大器的輸出端輸出,決定比例電磁鐵8的電流。一旦到達工作點,比例閥閥芯9就被保持在中間位置。如果上級控制器需要增大傾角(增大流量),閥芯9需偏離中間位置(使控制活塞4通過閥口A→T),直到傾角達到需要的值。通過增大比例電磁鐵8的電流來克服彈簧10的作用力使得閥芯移動。當需要減小傾角時,控制活塞4的通道為p→A。
        2.3 比例變量泵系統(tǒng)的應(yīng)用使全液壓式立式注塑機液壓系統(tǒng)發(fā)熱降低,液壓元件使用壽命延長；能量消耗減少,系統(tǒng)效率提高；并可實現(xiàn)數(shù)控比例背壓的控制,塑化效果得到了改善；液壓系統(tǒng)污染度水平降低,系統(tǒng)故障明顯減少。
        3 結(jié)語
        在電能供應(yīng)日趨嚴峻的現(xiàn)在,節(jié)能無疑是一比較重要的話題,立式注塑機的能耗比較大,節(jié)能也就勢在必行了,文中主要從立式注塑機的幾大能耗部件的能耗情況,探討了相關(guān)節(jié)能措施,與大家交流一下,以趨立式注塑機的節(jié)能得到更好的改善。

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