1 概述

注塑機(jī)是對(duì)各種塑料進(jìn)行加熱、熔融、攪拌、增壓后，將塑料流體注入模具腔內(nèi)，完成工件一次注塑成型的設(shè)備，其塑制品被廣泛應(yīng)用于國防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域。注射成型工藝對(duì)各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機(jī)不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個(gè)塑料成型設(shè)備的20豫~30豫，從而成為目前塑料機(jī)械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。它的工序過程大致可分為7個(gè)：鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂針。每一個(gè)工序都需要不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不是一直在最大壓力或流量下工作的，其壓力和流量的大小一般是通過調(diào)整壓力或流量比例閥的開啟度來調(diào)節(jié)的。然而，油泵電機(jī)在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工序中油泵的輸入功率并沒有多大變化，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，若采用變頻器來調(diào)節(jié)電機(jī)(油泵)的轉(zhuǎn)速，對(duì)壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，就能實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的目的。

2 注塑機(jī)節(jié)能變頻器

深圳市易能電氣技術(shù)有限公司的EDS2860A系列注塑機(jī)專用節(jié)能變頻器自動(dòng)采集注塑機(jī)的工作壓力和流量信號(hào)，同時(shí)輸入給變頻器的模擬量輸入端，并進(jìn)行分析和計(jì)算，同步控制變頻器運(yùn)行，從而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，使油泵的實(shí)際供油量與注塑機(jī)的工作流量需求相一致，在保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定的前提下，將注塑機(jī)原有的溢流現(xiàn)象控制到最小狀態(tài)，油泵的實(shí)際流量正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的輸出功率因此也正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而大幅度節(jié)約電能消耗;同時(shí)，變頻器能夠?qū)⒂捅民R達(dá)的功率因數(shù)提高到95%以上，有效地改善了電網(wǎng)質(zhì)量，減小了無功消耗。

根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其整體的節(jié)能效果在35%~70%的范圍內(nèi)不等。

變頻調(diào)速與始終運(yùn)行在工頻轉(zhuǎn)速上的電機(jī)和油泵相比較，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，系統(tǒng)平均音量也隨之降低3~5 分貝，減少3 分貝的噪音可使實(shí)際噪音降低50%，因此工廠的環(huán)境和員工的勞動(dòng)條件得到改善。注塑機(jī)工作現(xiàn)場如圖1所示。

例如一臺(tái)CLF-600 型注塑機(jī)在生產(chǎn)某種塑料工件時(shí)，整個(gè)工藝周期約為52 s，經(jīng)現(xiàn)場測得各工藝階段所需時(shí)間和油泵電機(jī)負(fù)載電流如下。

鎖模/射臺(tái)前進(jìn)4.0s 76 A

射膠5.5s 54 A

保壓9.0s 52 A

冷卻29s 53 A(前9.3 s)

開模/射臺(tái)后退3.7s 76 A

由此可見該系統(tǒng)各工序油泵實(shí)際所需功率變化很大，特別是射膠、保壓和冷卻階段，設(shè)備所用的55 kW油泵的電機(jī)利用率很低、電能浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。

根據(jù)注塑機(jī)的工藝特性，易能公司開發(fā)、研制出的注塑機(jī)專用型變頻器，將定量泵液壓系統(tǒng)改變?yōu)樽冾l控制系統(tǒng)。隨工藝和工序要求，變頻控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制液壓、油壓的流量，具有比原控制系統(tǒng)保護(hù)功能更強(qiáng)、更安全、更可靠的諸多特點(diǎn)，具體有：

1)減少注塑機(jī)用電量達(dá)30%以上，降低了生產(chǎn)成本;

2)工作環(huán)境噪音明顯減小，系統(tǒng)油溫也大幅降低;

3)平滑軟起動(dòng)，在保護(hù)電機(jī)的同時(shí)，延長了其使用壽命;

4)根據(jù)用戶的電網(wǎng)容量情況，可在變頻改造后適當(dāng)增容，節(jié)省了增容費(fèi);

5)減輕開鎖模沖擊，延長機(jī)械和模具的使用壽命;

6)延長油路系統(tǒng)使用壽命，減少維修次數(shù)，節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用;

7)對(duì)電機(jī)具有過壓、過流、缺相等多種保護(hù);

8)節(jié)能與工頻輕松切換，保證節(jié)能系統(tǒng)故障時(shí)不影響生產(chǎn);

9)系統(tǒng)安裝簡便快捷，半個(gè)工作日完成。

3 改造注塑機(jī)需用的部件及控制圖

1)磁環(huán)濾除電網(wǎng)電壓的雜波，防止變頻器干擾注塑機(jī)的控制系統(tǒng)。因?yàn)樽冾l器本身是高頻設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)，接磁環(huán)可以濾除干擾信號(hào)。用法是在變頻器的每根進(jìn)線上都接上磁環(huán)各繞上3 圈，輸出端也一樣。

例如一臺(tái)CLF-600 型注塑機(jī)在生產(chǎn)某種塑料工件時(shí)，整個(gè)工藝周期約為52 s，經(jīng)現(xiàn)場測得各工藝階段所需時(shí)間和油泵電機(jī)負(fù)載電流如下。

鎖模/射臺(tái)前進(jìn)4.0s 76 A

射膠5.5s 54 A

保壓9.0s 52 A

冷卻29s 53 A(前9.3 s)

開模/射臺(tái)后退3.7s 76 A

由此可見該系統(tǒng)各工序油泵實(shí)際所需功率變化很大，特別是射膠、保壓和冷卻階段，設(shè)備所用的55 kW油泵的電機(jī)利用率很低、電能浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。

根據(jù)注塑機(jī)的工藝特性，易能公司開發(fā)、研制出的注塑機(jī)專用型變頻器，將定量泵液壓系統(tǒng)改變?yōu)樽冾l控制系統(tǒng)。隨工藝和工序要求，變頻控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制液壓、油壓的流量，具有比原控制系統(tǒng)保護(hù)功能更強(qiáng)、更安全、更可靠的諸多特點(diǎn)，具體有：

1)減少注塑機(jī)用電量達(dá)30%以上，降低了生產(chǎn)成本;

2)工作環(huán)境噪音明顯減小，系統(tǒng)油溫也大幅降低;

3)平滑軟起動(dòng)，在保護(hù)電機(jī)的同時(shí)，延長了其使用壽命;

4)根據(jù)用戶的電網(wǎng)容量情況，可在變頻改造后適當(dāng)增容，節(jié)省了增容費(fèi);

5)減輕開鎖模沖擊，延長機(jī)械和模具的使用壽命;

6)延長油路系統(tǒng)使用壽命，減少維修次數(shù)，節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用;

7)對(duì)電機(jī)具有過壓、過流、缺相等多種保護(hù);

8)節(jié)能與工頻輕松切換，保證節(jié)能系統(tǒng)故障時(shí)不影響生產(chǎn);

9)系統(tǒng)安裝簡便快捷，半個(gè)工作日完成。

3 改造注塑機(jī)需用的部件及控制圖[!--empirenews.page--]

1)磁環(huán)濾除電網(wǎng)電壓的雜波，防止變頻器干擾注塑機(jī)的控制系統(tǒng)。因?yàn)樽冾l器本身是高頻設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)，接磁環(huán)可以濾除干擾信號(hào)。用法是在變頻器的每根進(jìn)線上都接上磁環(huán)，各繞上3 圈，輸出端也一樣。

4 注塑機(jī)節(jié)能改造需要注意的幾個(gè)問題

4.1 壓力和流量信號(hào)

一般使用的注塑機(jī)上帶有兩個(gè)專用的輸入通道，如圖3所示。

寧波生產(chǎn)的注塑機(jī)專用PLC上一般都標(biāo)有壓力和流量信號(hào)，可用萬用表檢查壓力和流量的電壓/電流信號(hào)，電壓信號(hào)是0耀10 V，電流信號(hào)是0耀1 A，查看兩個(gè)信號(hào)的輸入范圍是否符合。如果電壓信號(hào)符合，就用電壓信號(hào);如果電流信號(hào)符合，就用電流信號(hào);若兩個(gè)信號(hào)都符合，也可以采用雙通道來進(jìn)行改造。一般情況下選用電流信號(hào)，因?yàn)殡妷盒盘?hào)不穩(wěn)，而且很容易受到干擾，尤其是長距離傳輸。電流信號(hào)相對(duì)來說，比較穩(wěn)定，不容易受到干擾。

電流的信號(hào)和壓力成正比關(guān)系，也就是說壓力越大，注塑機(jī)的使用率越高。

另外，有些注塑機(jī)上無這些標(biāo)號(hào)，這時(shí)要看有無電流表，有電流表，查看電流信號(hào)的大小，然后取其中一個(gè)比較大的信號(hào)(不超過1 A)，作為注塑機(jī)油泵的控制信號(hào)。

4.2 電源的輸入和輸出端查找電源的輸入和輸出有兩種方式。

1)電源的輸入R、S、T直接接到380 V的動(dòng)力電源上，變頻器的輸出U、V、W直接接注塑機(jī)的油泵電機(jī)。

2)一般注塑機(jī)的油泵是靠接觸器來控制的，就是上電后給接觸器一個(gè)控制信號(hào)，然后閉合自鎖，接觸器吸合，油泵運(yùn)轉(zhuǎn)。因此變頻器的輸入端R、S、T接到原先油泵電機(jī)的接線端上，也就是接觸器的輸出端，這樣便于進(jìn)行PLC控制。變頻器的輸出端U、V、W 直接接油泵電機(jī)就可以了。

4.3 出現(xiàn)的情況

工頻時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向正常，變頻時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，處理方法是把變頻器的輸出線的相序中的兩相顛倒即可;工頻時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，變頻時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向正常，處理方法是把變頻器的輸入線的相序中的兩相顛倒即可。電壓和電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)不了變頻器時(shí)，有可能是信號(hào)線接反了，反接信號(hào)線就可以了。

5 EDS2800系列注塑機(jī)專用變頻器的參數(shù)

EDS2800 內(nèi)置比例流量、壓力專用接口，內(nèi)置注塑機(jī)專用參數(shù)，須設(shè)置的參數(shù)如表1所列。

表1 列舉的是調(diào)試注塑機(jī)時(shí)的幾個(gè)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，由于壓力流量的最小輸入值F6.08 與壓力的信號(hào)成反比關(guān)系，所以F6.08 越小，注塑機(jī)的效果越好。

6 結(jié)語

注塑機(jī)液壓系統(tǒng)是一個(gè)壓力和流量波動(dòng)較大的系統(tǒng)，在開模、合模、射膠、回料、頂出等不同工作階段，其壓力和流量都要發(fā)生有規(guī)律的變化。多數(shù)時(shí)間內(nèi)，負(fù)載的實(shí)際耗油量均小于油泵的供油量，造成高壓狀態(tài)下液壓油部分經(jīng)溢流閥、比例閥等液壓元件溢出。該溢流部分不僅沒有任何有用功，而且產(chǎn)生熱量，造成液壓油發(fā)熱，既耗能，又有害，所以對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行變頻改造是很有必要的。