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压铸机解决方案
一、 背景介绍

随着社会的发展和科技的进步,高效低耗的生产已愈来愈受到人们的关注,节能降耗、降低生产成本已迫在眉睫。压铸机耗能占用了全厂大部分的生产用电,工厂对于节约压铸机用电量十分重视。我司多年来的一直从事工业节能减排改造,针对市场上常见的压铸机工作情况,现推出压铸机伺服节能改造方案。

二、压铸机伺服节能改造原理
1. 压铸机定量泵系统说明
原压铸机液压系统采用异步电动机加定量泵系统,电动机带动油泵从油箱吸油并加压输出,经各种控制阀控制油的压力、流量和方向,以保证工作机构以一定的力(或扭矩)和一定的速度按所要求的方向运动。从而实现注塑的各过程。传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时,定量油泵速度不可调 ,用阀门调节,多余的油经溢流阀排入油箱,大量能量以压力差的形式损耗在阀门上。

根据压铸机的工艺过程,画出系统油压 P 与时间 t 的关系图如下图:
由图可见,合模和脱模,开模系统所需油压较低,且时间较短;而注射,保压,冷却系统所需油压较高,且时间较长,一般为一个工作周期的 40%~60%,时间的长短与加工工件有关;间歇期更短,这也与加工工件的情况有关,有时可以不要间歇期。以上图示只是一种简单的近似表示,实际上,压铸机加工工件的重量,从数十克到数万克不等。因此,压铸机就有中,小型和大型之分,加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的;就是对同一台压铸机,加工工件的不同,各段工艺流程中所需的压力和时间也是变化的。
从上图可见,一个周期工作流程中,负载的变化导致系统压力变化比较大,但油泵仍在工频运行,其供油量是恒定不变的,多余的液压油经溢流阀流回油箱,做无用功,白白地浪费了电能。
由于定量泵不能根据液压系统负荷变化自动调节输出负荷,多余的能量只能在档板、油路泄漏、油的温升中消耗掉,这样的过程有如下缺点:
· 加剧了各种阀门的磨损
· 造成油温升高
· 电机噪音过大
· 以及机械寿命缩短等现象
在定量泵系统中,从总体上来看,系统存在如下问题:
1〉 系统能耗过高,油泵本身浪费了大量能源,同时被浪费的能源变成热量,使油温升高,又需要冷却系统来带走这部分热量,双倍的浪费了能源。
2〉 维修保养工作量较大。因为不断的溢流和截流等,使得各种阀门磨损严重,需要定期保养更换。
3〉 定量泵系统控制因为存在开环控制环节,因此精度在某些特定场合不能达到要求。
基于如上原因,推荐使用电液伺服系统来代替原有的定量泵系统。
2. 压铸机电液伺服系统改造的节能原理
伺服控制系统的结构如下图所示:
如上图:使用电液伺服系统后,伺服驱动器与伺服马达一起,对注塑机的压力信号形成一个死循环控制,同时由于伺服马达具有快速启停的特点,可以在15 毫秒之内启动或停止,因此在保压,冷却等阶段,伺服马达几乎没有电耗。由于伺服节能系统所输出的压力、流量可以死循环控制,所以它的压力重复精度好,而且在低压力下也可以可靠的工作。伺服节能系统所输出的流量是靠数字信号来控制的,有很好的线性和低速可控性,其流量的重复精度也较高。以下是伺服控制系统死循环控制示意图:


伺服控制系统主要优点总结如下:
a) 节能率高:彻底消除高压节流,比定量泵节能50%-80%。
b) 响应速度快:0-100%升、降速变化最快可达30ms时间≤0.1 秒,0-100%压力变化时间≤0.1 秒,提高生产效率。
c) 控制精确:由于伺服电机本身的转速回馈和油泵出口的压力传感器与驱动器形成了两个死循环回路,因此控制的精确度大大提高。
d) 高超载能力强:伺服的力矩超载倍数≥200%。
e) 状态转换灵活:速度、力矩控制灵活切换,平滑。
f) 降低液压油温:减少冷却水的用量30%以上,某种场合甚至完全不需水冷。
g) 延长设备使用寿命:减轻开、锁模冲击,延长液压油泵,机械和模具使用寿命。
h) 降噪:噪音降低,减少环境污染。
基于如上原理,对系统采用电液伺服系统来代替原有的定量泵系统有很好的经济效益
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