淺談變頻節(jié)能器在注塑行業(yè)中的運用

      摘要：變頻器運用于注塑行業(yè)中，節(jié)能已經(jīng)成為不爭的事實，但在運用中仍然存在一些問題，問題的原因表現(xiàn)在變頻器的性能方面，它反應(yīng)了安裝使用調(diào)試的方法不當，或?qū)ψ⑺艹尚凸r了解不夠，導致變頻器性能與復雜注塑成型工況之間的匹配仍有一段距離，作者本人以具體的實際工作經(jīng)驗，闡述變頻器自身的弱點，注塑成型工藝的工況特征、注塑機本身的弱點，變頻器如何在注塑過程中節(jié)能的原理以及注塑節(jié)能改造的工程技術(shù)要求等實質(zhì)性的問題。

關(guān)鍵詞：

變頻節(jié)能器 注塑成型工藝工況特征 注塑節(jié)能改造工程技術(shù)要求 變頻器與注塑機工況的匹配問題

序言

盡管近幾年來，變頻器節(jié)能運用注塑行業(yè)如雨后春筍般的異軍突起，但是真正成功的典范還是屈指可數(shù)的，并且很多的塑料廠家也已經(jīng)試用過兩三個品牌，但他們的結(jié)論是否定的，這無疑給節(jié)能安裝公司澆上一瓢冷水，甚至關(guān)門大吉。我們承認變頻器運用注塑機的工況是一個嚴峻的挑戰(zhàn)；但也并非不能用，除變頻器本身的性能局限外，最重要的是缺乏變頻器的使用技術(shù)，只要突破使用技術(shù)瓶頸，注塑行業(yè)的節(jié)能改造工程仍是浩大的，整個珠江三角洲有幾千萬臺注塑機等著您去改造它。

一 我司變頻節(jié)能改造概況

1. 公司電力設(shè)施狀況：

本司有市電容量7100A，有備用發(fā)電輸出容量5400A，未節(jié)能改造前，因我司電路分布不合理狀況，生產(chǎn)所需供電除市電供電外，還需開啟2臺發(fā)電機提供1000-1200A電流才能滿足生產(chǎn)的需要，若遇停市電，用發(fā)電供應(yīng)，還差三分之一的缺口。

2.公司用電設(shè)施及用電狀況：

本司有30-800PC的注塑機138臺，其中注塑機用電總電流為6000A，除此之外的其它設(shè)備需用1500A左右，即總用電量為7600A左右。本司除帶變量泵的進口注塑機外，可進行節(jié)能改造的注塑機有80臺，總馬達功率為2800KW。

3.本司的節(jié)能改造計劃：

因本司電力供應(yīng)緊張，每月有4-6天會停市電，在停電時需由發(fā)電供應(yīng)，而發(fā)電供應(yīng)尚差2100A的缺口，若要用發(fā)電機供電還需要增加兩臺1250千瓦的發(fā)電機組，需投資250萬左右，用發(fā)電機會讓資金投入越來越多，而用變頻節(jié)能的方法則可以在一定時間內(nèi)收回成本。故本司決定做節(jié)能改造。本司先于1999年12月就委托深圳市泰發(fā)興電子有限公司安裝了一臺華為TD-2000-37KW的泛用型變頻器；在后來的兩年內(nèi)有4家節(jié)能公司先后來安裝試機，其間本司投入大量的時間，對各型變頻器節(jié)能效果、運行狀況等多項資料做詳細周密的測試，同時亦應(yīng)多家節(jié)能器安裝公司的邀請，先后十幾次到其它注塑廠家參觀其它品牌節(jié)能器的使用運行狀況。據(jù)本司的使用測試結(jié)果和到其它廠家參觀累積的經(jīng)驗；又恰逢華為公司新推出的高性能向量控制的TD-3000變頻器。故本司于2002年4月份決定做節(jié)能改造，并要求一定要改造成功，(因99年12月份啟用的37KW變頻器，在兩年的使用中能實現(xiàn)無故障運行)，所以我們選用了華為TD-3000的高性能矢量控制變頻器，安裝工程仍由深圳泰發(fā)興公司完成。

4.安裝后的用電狀況：

全廠的用電量由7500A降至了5400A左右，也就是說，若市電停電，本司由現(xiàn)有的發(fā)電機供電也能滿足生產(chǎn)的需要，生產(chǎn)不受停市電的影響。另外原來要開的兩臺發(fā)電機可以不用開了。通過對比每月可節(jié)電50萬度，同時省開2臺發(fā)電機，可節(jié)省發(fā)電費用30萬元左右。這個效果是我們改造前未能預料的；我司對此改造效果非常滿意。通過改造我司的市電裝機容量擴大了近2000A，為我司新的發(fā)展計劃提供了可靠的電力保證。

我司已經(jīng)安裝80臺TD-3000的變頻節(jié)能器，其功率從15千瓦到100千瓦，總改造功率為2800KW，每臺機都能正常使用，到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)任何故障，也沒收到某臺機或者某套模具不適合使用的信息。這種使用狀況就連泰發(fā)興公司的工程技術(shù)人員都覺得是不可能的事，但是我們真的做到了。

5.節(jié)能改造后的測試：

總的來講：節(jié)能效果是肯定的，平均節(jié)電達56.2%，并且TD-3000較TD-2000在運行的可靠性方面有了很大程度的提高，運行穩(wěn)定可靠。

1) 在工變頻對比方面：在不改變注塑機和變頻器參數(shù)的前提下作比較：射出成型品的品質(zhì)方面無影響，周期在變頻工作時會慢0.3-1.2秒(變頻器功率越大，產(chǎn)品工況越復雜，周期就會相應(yīng)的增加)，在射出的穩(wěn)定性和重復精度方面，變頻狀況較工頻狀態(tài)穩(wěn)定，因為變頻狀況注塑機壓力油溫度可降至35-40℃左右，在此狀況下的油溫最能保證液壓執(zhí)組件的重復精度和穩(wěn)定性，壓力油的使用壽命也會延長，也減輕了中央運水系統(tǒng)的負荷，油溫較工頻狀態(tài)降低15-18℃。

2) 增加了本司電力系統(tǒng)的裝機容量。電力系統(tǒng)本身預留一定的容量供用電設(shè)施激活用，工頻狀況下激活馬達是采用的星三角形降壓延時激活，此激活電流是電機額定電流的4-7倍，若多臺大功率的電機同時激活，將對電網(wǎng)造成很大的沖擊。為經(jīng)得起激活沖擊，只有加大系統(tǒng)的容量。故本司先前的用電容量很大。而采用變頻時激活馬達屬軟起動，只需在額定電流下就可以激活，且起動平滑無沖擊，這樣，可以減小激活時對馬達和電網(wǎng)的沖擊，從另外角度來講可以算是增加了系統(tǒng)的裝機容量。

3) 變頻狀態(tài)下工作時有很強的保護功能。變頻器的保護可從以下三個方面去認識：第一，可以保護變器本身。第二，可以保護馬達。第三，可保護注塑機免受錯誤操作。在此保護功能下，可以保證注塑機在標準的系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)速度下工作，若所執(zhí)行的動作需要的壓力和速度超過系統(tǒng)壓力和速度，此時變頻器就將進入保護狀態(tài)。比如：未到熔融溫度強行熔膠，因注塑機過負載工作，變頻器就會通過恒速過電流進行保護，若是工頻狀態(tài)下，注塑機可以借助強大的動力，扭斷火箭頭、炮筒、螺桿或者損壞熔膠液壓馬達。又比如超過140bar的鎖模壓力強行高壓鎖模，變頻器會對超過140bar的鎖模力的執(zhí)行動作進行保護，也會出現(xiàn)恒速過電流，工頻時其鎖模力還可大幅度地提高，這樣機械系統(tǒng)將會受到致命的打擊。若保證所有執(zhí)行動作所需的壓力和速度都在標準的系統(tǒng)壓力和速度之內(nèi)，變頻器也就不會頻繁保護，對注塑機本身也有很大的好處。

4) 變頻狀態(tài)下，因馬達的轉(zhuǎn)速隨不同的動作需求在作劇烈的變化，馬達的平均轉(zhuǎn)速會降低一半以上，而馬達散熱風扇的排量與馬達轉(zhuǎn)速有直接的關(guān)系，故散熱效果就會減低，馬達溫度會較工頻狀態(tài)升高10-13℃，馬達溫度會升到55℃左右。

二.節(jié)能器廠家怎樣做好注塑機的節(jié)能改造工作

基于注塑機本身的一些弱點和變頻器本身存在的一些不足疊加在一起，再加之注塑復雜多變的工況，以及原料、模具的一些問題，以及技術(shù)員參數(shù)設(shè)定的不合理性，使得變頻器運用于注塑節(jié)能上還存在諸多的技術(shù)瓶頸問題，那么如何讓變頻器很好地運用于注塑節(jié)能中就成了人們共同關(guān)心的問題。

1.如何正確了解注塑成型的工況特點

(1).注塑成型工況的特點：第一，每一動作的完成都必須有時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的配合，也就是說在某一位置的位移都必須要有相應(yīng)的壓力和速度，且在不同的位置和時間內(nèi)其壓力和速度又是可變的。第二，注塑動作的執(zhí)行是程序化的，也就是說，某一動作完成后必須要將其終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才會發(fā)出執(zhí)行下一動作的指令，而在每一個動作的交換與確認的過程中一定有一個信號傳送和終止時間，這個終止時間循環(huán)往復不規(guī)律的在周期動作內(nèi)出現(xiàn)，就會讓注塑工況趨于復雜變化之中，尤其是變頻工作時，信號的激活與停止會造成變頻器的激活與停止，而變頻器頻繁的啟停狀態(tài)是對變頻器本身的一個考驗。馬達劇烈的加減速度，可能會導致加減速時過電壓、過電流。換句話說，本身注塑機的工況就很復雜多變，而加裝變頻器后，其復雜多變的程度又大大地加深，以致于有些性能較差的變頻器根本無法適應(yīng)注塑成型生產(chǎn)的需要。第三，動作內(nèi)部的劇烈突變也是其工況的特點(如鎖模過程中，快速鎖?！俚蛪鹤o?！邏焊咚冁i模的工況突變都是很劇烈的，又如注射過程中，慢速注射→快速→慢速→快速→慢速的射膠過程工況也是很嚴峻的)。第四，動作與動作之間的轉(zhuǎn)換使得原本復雜的工況進一步疊加起來。第五，成型工藝的狀況會隨注塑機臺、模具、原料性能等因素的變化，其工況可能會變得極其嚴峻。