欧瑞伺服系统在注塑机上的应用案例

发布时间:2012-07-19

一、前言

对于塑料制品行业来说,电耗是其生产成本的主要部分,而注塑机是塑料制品厂的主要能耗设备之一,因此降低注塑机的能耗、提高生产效率成为注塑行业降低成本、提高产品竞争力的有效途径。

SDZ10系列注塑机专用交流伺服系统是欧瑞传动电气有限公司自主研发,具有完全自主知识产权的高性能伺服驱动系统。SDZ10系列伺服驱动器采用32位高性能的数字信号处理器(DSP),具有电压利用率高、功率因数高、动态响应速度快、控制精度高、噪音低等特点。其液压能耗要比比传统注塑机节能 40~90%,比变频器改造注塑机节能20~50%。

二、伺服系统的节能原理

根据流体力学计算公式油泵的输出功率:Pt=p×Qt=p×V×n (1)

而油泵的理论转矩: Tt=[1/(2π)]×p×V (2)

式中p为压力(单位MP),Qt为流量,V为油泵排量(油泵每转排出的油量CC/rev),n为油泵转速(转/秒)

在同样的油泵和同样的系统压力下,油泵的输出功率跟电机转速、转矩完全成正比例。传统注塑机使用额定转速1500转的4极电机,输出转速不可调节。如果改成可控制的伺服系统,可以完全根据系统当前的流量要求进行速度控制,根据当前的压力要求控制转矩输出。比如:注塑机系统使用64cc的油泵,系统最大压力要求175bar,此时传统油泵的输出功率约为28kw。改用伺服系统,如果在熔胶动作下系统要求50%的系统压力和50%的熔胶速度,此时的输出功率就会变为7KW左右,省电75%。详细节能过程可参考下表:

图一:注塑机工序图和能耗对照图
图一:注塑机工序图和能耗对照图

三、注塑机节能改造方法

以欧瑞传动电气有限公司的SDZ10系列注塑机专用伺服系统举例说明改造过程:首先要把原系统的普通异步电机和定量油泵换为伺服电机以及齿轮泵或者螺杆泵,在油泵输出直通管路里增加压力变送器,去掉原系统的比例压力阀比例流量阀以及相应的放大板。从注塑机的电脑控制里取出压力给定和流量给定的模拟信号,经过综合处理转变为0-10VDC的模拟电压信号,直接加在欧瑞伺服驱动器的系统压力给定信号和系统流量给定信号的输入端;将油泵出口的压力传感器接入伺服的压力反馈信号端口。伺服系统通过接入的压力和流量信号进行PI调节,改变伺服电机的输出转矩和转速,从而改变油泵电机的输出流量Qt和压力 p,以满足注塑机在各个工序中所需的油压大小和流量速度。

1、注塑机伺服系统的控制系统方框图如下(图二):

 

SDZ10伺服单泵控制系统构架图和端子接线图

2、SDZ10伺服单泵控制系统构架图和端子接线图:

SDZ10伺服单泵控制系统构架图和端子接线图
SDZ10伺服单泵控制系统构架图和端子接线图

3、多泵合流控制系统构架图和端子接线图:

主泵驱动器接线图如下:

主泵驱动器接线图如下:

主泵驱动器接线图如下:

四﹑应用实例

深圳震雄集团和广东顺德的震德塑料机械有限公司从2010年开始使用我公司产品,配套到JM和EM系列注塑机上面。使用后系统稳定、节能效果显著、过载能力强,得到客户广泛认可。

工程实例1:深圳龙岗某实业有限公司注塑机节能使用案例

该公司原有注塑机10台,其中震雄Jm-98型6台,震德EM-180型4台。后因扩大生产规模新购买EM-180伺服注塑机5台,共有15台注塑机,。采用一台6KV/400V500KVA的变压器供给市电,由于该变压器长期超载运行,引起过流保护开关经常跳闸,严重影响了生产。通过检测伺服注塑机和普通注塑机的工作电流发现,做同样的产品伺服机平均工作电流要低30%左右。为了尽快解决目前的困境,该公司对原有注塑机全部进行伺服改造,并与 2011年6月进行改造。改造前总线电流为760A,接近或有时超过变压器的额定电流,改造后总线电流降为600A左右,大大低于变压器的额定电流,过流保护开关再也没有跳闸过,保证了生产的连续正常进行。现以震德EM-180机台,生产游戏机外壳时,各个工序状态油泵电机所消耗的功率对比,从中可以看出,伺服时各个工序所消耗的功率降低较多,如果产品所需的冷却时间和中间时间越长,则节能效果会更好。注塑机能耗主要有有液压系统耗能和电热耗能以及其他耗能,如果单纯考虑液压系统的节能比例将会超过50%。

工程实例一

工程实例2:广东中山某电器有限公司注塑机改造案例

该公司一台宝源650吨注塑机,主要生产鱼缸。原系统使用变频器进行过节能改造,采用110kw变频器和90kw电机拖动三联泵,油泵总排量 200cc左右。传统定量泵要产生足够的系统压力,至少要保持600转左右的运转速度。其工作原理决定了注塑机采用变频改造,为了保证压力响应速度,必须让油泵保持600转左右的底流速度,这一部分的能量损耗是始终维持的。伺服系统采用变量泵控制,可以控制油泵在100转以内维持系统所需的最高压力。顺着伺服系统的成熟发展,很多客户已经不满足于变频系统的节能效果。我们的改造方案是:使用欧瑞SDZ10-0320T3伺服系统匹配上海诚捷NT5- G100F齿轮泵,使用两套进行合流控制。欧瑞伺服注塑机合流方案主辅泵间采用通讯控制,数据传送精确;保压时,切除从泵,单泵保压更加节能,稳定。做同样的鱼缸产品,改造后系统运行非常稳定,比原变频器系统节能27.8%左右,但是产品合格率却高于变频器系统。

节能效果测试表

节能效果测试表

五、结束语

注塑机改造伺服系统其节电效果显著,其节电率能达40~90%,且系统起压快,运行可靠平稳,保护功能强,同步控制准确,操作简单方便。既能够满足注塑成型工艺要求,稳定了产品质量和产量,又减少了设备维护费用,为用户创造了良好的经济效益。因此,伺服系统值得在注塑行业中推广应用。.

    欧瑞传动电气股份有限公司