圖5  擠出吹塑中空成型機(jī)改造示意圖

    擠出吹塑中空成型設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于工藝所需的最大速度和最大壓力一般都存在很大余量，實(shí)際生產(chǎn)制品時(shí)并沒有達(dá)到最大設(shè)計(jì)狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際工況和產(chǎn)品工藝要求，適當(dāng)降低油泵轉(zhuǎn)速，減少供油量，這樣在不影響生產(chǎn)工藝前提下，油泵電機(jī)輸出的功率得到有效利用，減少電機(jī)電能的浪費(fèi)，根據(jù)吹塑成型的工藝過程對(duì)油泵電機(jī)進(jìn)行多段調(diào)速控制，例如在合模階段所需要壓力、速度較大時(shí)可適當(dāng)提高本段油泵轉(zhuǎn)速，而在開模、模架左移、右移等階段所需壓力、速度不高時(shí)，可適當(dāng)降低油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，但在每個(gè)工序階段時(shí)油泵轉(zhuǎn)速則保持恒定，采用這種控制方案，當(dāng)工藝參數(shù)調(diào)整時(shí)油泵輸出能夠保持穩(wěn)定，使用產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性都不會(huì)受到影響。
3.3 國(guó)兆節(jié)電器介紹
3.3.1 產(chǎn)品介紹
    國(guó)兆GZS系列節(jié)電器是由深圳市國(guó)兆節(jié)能科技有限公司根據(jù)吹塑成型設(shè)備工藝特點(diǎn)專業(yè)設(shè)計(jì)的一款節(jié)電器，有單電機(jī)變頻GZS-Z1系列、雙電機(jī)變頻GZS-Z2系列和多電機(jī)變頻GZS-Z3系列三種型，適用于各種不同吹塑成型設(shè)備，本產(chǎn)品采用國(guó)家專利技術(shù)設(shè)計(jì)，主要由信號(hào)采集、信號(hào)處理控制器、專用變頻器、節(jié)電與市電轉(zhuǎn)換電路等部分組成，國(guó)兆GZS系列節(jié)電器與市場(chǎng)上現(xiàn)有節(jié)電器比較具有以下特點(diǎn)：采用專用信號(hào)控制器，可以根據(jù)吹塑成型設(shè)備不同類型編寫相應(yīng)的控制軟件；采用多段速控制方式，可根據(jù)工藝要求分段調(diào)整變頻器運(yùn)行頻率；采用專用變頻器，其過載能力強(qiáng)、響應(yīng)速快，加減速時(shí)間可達(dá)0.3s;具有電機(jī)過流、過壓、欠壓、掉電、過載、輸出短路等多種自動(dòng)保護(hù)功能；具有穩(wěn)壓功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率達(dá)到穩(wěn)壓功能；采用專利控制技術(shù)，節(jié)電效果比一般模擬控制和變量泵控制方案更顯著等。
3.3.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    在電路設(shè)計(jì)方面主電路采用市電回路與節(jié)電轉(zhuǎn)換回路獨(dú)立設(shè)計(jì)（如圖6示），運(yùn)行中若節(jié)電器出現(xiàn)故障可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)直接轉(zhuǎn)換到市電回路運(yùn)行，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響。

圖6  國(guó)兆節(jié)電器電路示意圖

    控制電路方面其控制信號(hào)取自原設(shè)備各工序的開關(guān)量信號(hào)（電磁閥控制信號(hào)），經(jīng)節(jié)電器信號(hào)采集電路進(jìn)行隔離處理后送給專用處理器處理，這樣控制信號(hào)不容易受外界干擾。

4  節(jié)電器的應(yīng)用
4.1 設(shè)備選型
    東莞某容器有限公司主要生產(chǎn)各種塑料容器,共有15臺(tái)雙油泵雙工位擠出吹塑中空成型(型號(hào)為DHD-2L),生產(chǎn)容量為2L容器,其中擠出機(jī)單元原有設(shè)備已帶變頻調(diào)速,現(xiàn)對(duì)其油泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造,其主油泵電機(jī)功率為22kW三相異步電機(jī),輔油泵電機(jī)功率為7.5kW三相異步電機(jī),選用國(guó)兆GZS-Z2-4T-0220kW(雙電機(jī),主電機(jī)變頻器為22kW,輔電機(jī)變頻器為7.5kW)節(jié)電器進(jìn)行改造。
4.2 電路實(shí)現(xiàn)
    油泵電機(jī)改造電路控制較為簡(jiǎn)單，主電路保留原有設(shè)備中的星-三角降壓起動(dòng)電路（對(duì)于22kW油泵電機(jī)），相當(dāng)于在原供電電源與電機(jī)起動(dòng)電路之間串接節(jié)電器，其主電路如圖7所示。

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圖7  雙工位擠出吹塑中空成型機(jī)節(jié)能改造主電路示意圖

    其控制電路主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、信號(hào)處理、狀態(tài)指示、市電與節(jié)電間切換等功能，示意圖如圖8所示。

圖8  雙工位擠出吹塑中空成型機(jī)節(jié)能改造控制電路示意圖

4.3 參數(shù)設(shè)置
    根據(jù)油泵電機(jī)工作特點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)主油泵電機(jī)進(jìn)行多段速控制，而輔油泵電機(jī)采用單段速控制，其中主油泵電機(jī)變頻器參數(shù)設(shè)置如附表所示。

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    一個(gè)產(chǎn)品的吹塑成型工藝較為復(fù)雜,原有系統(tǒng)中油泵電機(jī)以恒定速度運(yùn)行。
4.4 設(shè)備調(diào)試與注意事項(xiàng)
    其油泵提供的油量為額定值，各工序所需的實(shí)際油量通過比例閥、溢流閥調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)不同產(chǎn)品其各工序?qū)?yīng)的工藝參數(shù)在生產(chǎn)中一般不做很大的調(diào)整，系統(tǒng)改造后通過改變油泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)油量，因而調(diào)試時(shí)應(yīng)將節(jié)電器與吹塑成型機(jī)兩者配合一起調(diào)試才能達(dá)到最佳節(jié)電效果，系統(tǒng)調(diào)試時(shí)注意思以下方面：
4.4.1 調(diào)試前準(zhǔn)備
    節(jié)電器安裝完畢后在通電前應(yīng)先檢查電路是否正確，尤其是主電路應(yīng)注意其輸入線與輸出線是否接反，否則嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞節(jié)電器，原有設(shè)備中電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)電路（采用Y-△起動(dòng)較多）應(yīng)保持不變，若有其它電路供電電源連在電機(jī)Y-△啟動(dòng)電路接觸器的前端，改造時(shí)應(yīng)將其移到節(jié)電器的電源端并注意電壓等級(jí)，否則會(huì)造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，另外還應(yīng)檢查控制信號(hào)電路,注意控制信號(hào)的極性及伏值是否對(duì)應(yīng),確認(rèn)無誤后才可通電并觀察節(jié)電器電源指示燈是否指示正常。
4.4.2 市電狀態(tài)調(diào)試
    節(jié)電器通電后先進(jìn)行“市電”調(diào)試，將節(jié)電器設(shè)備選擇開關(guān)拔至“市電”狀態(tài)，啟動(dòng)設(shè)備油泵電機(jī)，進(jìn)行手動(dòng)狀態(tài)調(diào)試，分別手動(dòng)執(zhí)行開模、合模、模左移、模右移等各個(gè)動(dòng)作，同時(shí)觀察節(jié)電器信號(hào)采集指示燈是否對(duì)應(yīng)指示，此時(shí)吹塑成型機(jī)各個(gè)動(dòng)作將根據(jù)手動(dòng)指令執(zhí)行，調(diào)試時(shí)若發(fā)現(xiàn)吹塑成型機(jī)合?；蜷_模等無任何動(dòng)作時(shí)，則可能為油泵電機(jī)反轉(zhuǎn)，可判斷油泵電機(jī)是否反轉(zhuǎn)，若反轉(zhuǎn)應(yīng)先切斷電源后調(diào)整市電接觸器輸出線，手動(dòng)調(diào)試正常后可結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行試生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)出的制品質(zhì)量、性能均滿足工藝要求后可進(jìn)行節(jié)電狀態(tài)調(diào)試，先停止油泵電機(jī)將節(jié)電器設(shè)備選擇開關(guān)拔至“節(jié)電”狀態(tài)。
4.4.3 節(jié)電狀態(tài)調(diào)試
    節(jié)電器處于“節(jié)電”狀態(tài)調(diào)試時(shí)要根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)定調(diào)整，一般原則是節(jié)電器運(yùn)行頻率先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定好（如附表），再根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的類型調(diào)節(jié)吹塑成型合模、開模、模架左移或右移等對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，節(jié)能狀態(tài)時(shí)各參數(shù)值比市電狀態(tài)設(shè)定要求稍大些，以不超過10%為宜，如果調(diào)整工藝參數(shù)還不能滿足要求時(shí),可適當(dāng)調(diào)整節(jié)電器對(duì)應(yīng)段的運(yùn)行頻率,直至節(jié)電狀態(tài)生產(chǎn)出制品的各相指標(biāo)均符合要求為止。

5  節(jié)能效果分析
    根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，改造前油泵電機(jī)（兩個(gè)電機(jī)額定功率分別為22kW和7.5kW）每小時(shí)共耗電17.5kW?h，改造后每小時(shí)共耗電為11.5kW?h，電機(jī)總節(jié)率為34.2%，該廠設(shè)備平均每月開機(jī)26天，每天22小時(shí)，則:
    每月節(jié)約用電:
    =(17.5-11.5)×22×26=3432kW?h;
    每年節(jié)約用電:
    =3432×12=41184kW?h;
    每度電平均以0.9元計(jì)算，每臺(tái)設(shè)備每年節(jié)約成本約4萬元；
    該企業(yè)15臺(tái)中空吹塑成型機(jī)改造至今設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)故障，改造后生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量性能均能達(dá)到工藝要求，設(shè)備總投資約50余萬元，每月節(jié)約5萬元，約10個(gè)月便收回投資。

6  結(jié)束語(yǔ)
    目前塑膠行業(yè)中大多設(shè)備仍采用液壓傳動(dòng)，其中油泵電機(jī)耗電占了很大比重，實(shí)際應(yīng)用證明采用變頻節(jié)能改造技術(shù)降低能耗、節(jié)約成本是可行的，也很有必要，另一方面變頻節(jié)能技術(shù)也不斷成熟和改善，在各行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，上文所述的節(jié)能技術(shù)在吹塑成型設(shè)備中應(yīng)用供業(yè)內(nèi)相關(guān)人士交流與參考。