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一、 背景介紹

隨著社會的發展和科技的進步，高效低耗的生產已愈來愈受到人們的關注，節能降耗、降低生產成本已迫在眉睫。壓鑄機耗能占用了全廠大部分的生產用電，工廠對于節約壓鑄機用電量十分重視。我司多年來的一直從事工業節能減排改造，針對市場上常見的壓鑄機工作情況，現推出壓鑄機伺服節能改造方案。

二、壓鑄機伺服節能改造原理

1. 壓鑄機定量泵系統說明

原壓鑄機液壓系統采用異步電動機加定量泵系統，電動機帶動油泵從油箱吸油并加壓輸出，經各種控制閥控制油的壓力、流量和方向，以保證工作機構以一定的力(或扭矩)和一定的速度按所要求的方向運動。從而實現注塑的各過程。傳統定量泵注塑機通常在需要改變負載流量和壓力時，定量油泵速度不可調 ，用閥門調節，多余的油經溢流閥排入油箱，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上。

根據壓鑄機的工藝過程，畫出系統油壓 P 與時間 t 的關系圖如下圖：

由圖可見，合模和脫模，開模系統所需油壓較低，且時間較短；而注射，保壓，冷卻系統所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作周期的 40%~60%，時間的長短與加工工件有關；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關，有時可以不要間歇期。以上圖示只是一種簡單的近似表示，實際上，壓鑄機加工工件的重量，從數十克到數萬克不等。因此，壓鑄機就有中，小型和大型之分，加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個周期的時間也是不相同的；就是對同一臺壓鑄機，加工工件的不同，各段工藝流程中所需的壓力和時間也是變化的。

從上圖可見，一個周期工作流程中，負載的變化導致系統壓力變化比較大，但油泵仍在工頻運行，其供油量是恒定不變的，多余的液壓油經溢流閥流回油箱，做無用功，白白地浪費了電能。

由于定量泵不能根據液壓系統負荷變化自動調節輸出負荷，多余的能量只能在檔板、油路泄漏、油的溫升中消耗掉，這樣的過程有如下缺點：

· 加劇了各種閥門的磨損

· 造成油溫升高

· 電機噪音過大

· 以及機械壽命縮短等現象

在定量泵系統中，從總體上來看，系統存在如下問題：

1〉 系統能耗過高，油泵本身浪費了大量能源，同時被浪費的能源變成熱量，使油溫升高，又需要冷卻系統來帶走這部分熱量，雙倍的浪費了能源。

2〉 維修保養工作量較大。因為不斷的溢流和截流等，使得各種閥門磨損嚴重，需要定期保養更換。

3〉 定量泵系統控制因為存在開環控制環節，因此精度在某些特定場合不能達到要求。

基于如上原因，推薦使用電液伺服系統來代替原有的定量泵系統。

2. 壓鑄機電液伺服系統改造的節能原理

伺服控制系統的結構如下圖所示：

如上圖：使用電液伺服系統后，伺服驅動器與伺服馬達一起，對注塑機的壓力信號形成一個死循環控制，同時由于伺服馬達具有快速啟停的特點，可以在15 毫秒之內啟動或停止，因此在保壓，冷卻等階段，伺服馬達幾乎沒有電耗。由于伺服節能系統所輸出的壓力、流量可以死循環控制，所以它的壓力重復精度好，而且在低壓力下也可以可靠的工作。伺服節能系統所輸出的流量是靠數字信號來控制的，有很好的線性和低速可控性，其流量的重復精度也較高。以下是伺服控制系統死循環控制示意圖：

伺服控制系統主要優點總結如下：
a) 節能率高：徹底消除高壓節流，比定量泵節能50%-80%。
b) 響應速度快：0-100%升、降速變化最快可達30ms時間≤0.1 秒，0-100%壓力變化時間≤0.1 秒，提高生產效率。
c) 控制精確：由于伺服電機本身的轉速回饋和油泵出口的壓力傳感器與驅動器形成了兩個死循環回路，因此控制的精確度大大提高。
d) 高超載能力強：伺服的力矩超載倍數≥200%。
e) 狀態轉換靈活：速度、力矩控制靈活切換，平滑。
f) 降低液壓油溫：減少冷卻水的用量30%以上，某種場合甚至完全不需水冷。
g) 延長設備使用壽命：減輕開、鎖模沖擊，延長液壓油泵，機械和模具使用壽命。
h) 降噪：噪音降低，減少環境污染。
基于如上原理，對系統采用電液伺服系統來代替原有的定量泵系統有很好的經濟效益