浅谈注塑机伺服节能改造

林镜川

摘 要：随着注塑行业的不断发展，对注塑机伺服节能改造也提出了更多的要求。现阶段，注塑机伺服节能改造已逐渐成为企业提高经济效益的重要手段，也满足了国家目前提倡的关于节能减排的要求。本文主要对传统注塑机使用现状、改造方式对比、伺服节能改造的必要性、电液伺服系统节能原理及优点进行探析。

关键词：注塑机；伺服改造；节能

前言

近年来，从事塑料玩具生产的企业逐渐增多，以汕头市澄海区为例，在塑料玩具、塑料工艺、塑料日用品、塑料建材等方面一直居国内领先地位，著有“塑料城”之称。然而生产过程所使用的注塑机仍以耗能耗电的定量泵系统为主，不利于企业自身及社会的整体发展。因此，注塑机伺服节能改造将成为未来塑料行业发展的重要内容。

1.传统注塑机使用的现状及改造方式对比

1.1传统注塑机使用现状

注塑机是一种将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的成型设备。传统注塑机是三相异步电机驱动叶片泵，油泵往往以固定的转动速度输出恒定不变的流量，主要通过流量阀门进行调节，多余的液压油会通过溢流阀排入油箱，这个过程就造成能量的大量损失，浪费了过多的电能。设想汕头市澄海区企业如果全部或大部分都使用定量泵系统，那么电能浪费的情况将极为严重。

1.2定量泵注塑机改造方式对比

对定量泵注塑机的改造一般可采用可控硅调压、变频以及伺服三种。其中可控硅调压成本较低，改造设施比较简单，但节能比例过小，而且回收期过長。而变频调节，在成本方面比较适中，但产品周期较长，尤其更换模具时，变频器参数需要重新调整，加大操作的难度性。另外一种伺服改造方式，成本较高，但节能效率极高，而且对产品周期没有任何影响，在提高产品精度以及延长设备使用寿命方面有很大的帮助。由此可见，伺服节能改造应为注塑机节能改造方式的最佳选择[1]。

2.伺服节能改造的必要性

注塑机的能耗系统主要包括驱动液压系统与电热系统，其中驱动液压系统在耗电方面占很大的比例。在工艺过程方面主要分为锁模、射胶、溶胶、保压、冷却、定型、开模等阶段，每个阶段对压力与流量有不同的要求。如前文所提，传统定量泵液压系统中，油泵均以固定的转速提供衡定的流量，多余的液压油会通过溢流阀排入油箱，这个过程所产生的能量损耗高达36%-68%。

另外，传统注塑机噪音过大、液压油泄漏过多、油温高、用电成本高以及维护繁琐等特点，尽管很多企业在引用变量泵或变频器之后，节省部分电能，但仍然无法弥补定量泵中的很多缺点。

而且，现今社会对环保方面，如节能、减噪等许多方面提出了严格的要求，传统的注塑机无法适应市场经济发展的要求。

因此，无论从注塑机耗能系统方面以及定量泵使用过程中存在的弊端，还是从社会环保角度，传统注塑机以无法满足当前发展需要，必须加强伺服节能改造的实践应用。

3.伺服系统节能原理分析

由于注塑机耗能主要体现在液压部分，因此改造工作主要集中在此耗能点。目前节能方案主要以电液伺服系统代替定量泵系统。电液伺服控制系统的构成主要指异步电机由伺服电机取代，叶片泵由螺杆泵或齿轮泵取代，同时增加伺服驱动器。另外，电液伺服控制系统也淘汰了传统的PQ阀控制，将生产中的流量与压力以闭环控制方式为主。

电液伺服系统使用过程中，伺服电机与伺服驱动器会对注塑机的压力型号形成闭环控制，而且利用伺服电机快速启停的特点，在30毫秒之内可进行启动与停止，所以在保压或冷却阶段几乎不会产生电耗。因为伺服节能系统对压力与流量采用闭环控制方式，使压力重复精度也得到保证，即使压力很低也能正常工作。另外，伺服节能系统采用数字信号对输出的流量进行控制，具有良好的线性以及低速可控性，提高了流量的重复精度。因此，从伺服系统节能原理中分析，在节能减耗方面，发挥着重要的作用[2]。

4.伺服系统优点分析

从以往学者研究理论以及实际应用过程中产生的数据分析，其优点主要表现在：第一，节能率较高，能够完全消除高压节流，相比变量泵节能10%-30%，相比定量泵节能30%-60%；第二，响应速度较快，0-100%压力变化可达30ms，0-100%升速与降速时间可控制在0.1秒内，所以使生产效率大大提高；第三，控制精确，由于系统流量与压力的PID是在PQ控制卡下进行调整，其抗扰动能力极强，将系统重复精度控制在0.3%以内，使制品质量与制品精度得以保障；第四，高过载能力较强，从以往研究中可发现，伺服力矩过载倍数可达200%以上；第五，伺服系统状态转换比较灵活，在速度与力矩控制方面可灵活切换；第六，设备寿命的延长，伺服系统的使用，使开模、锁模的冲击大大减轻，有利于模具、机械以及液压油泵使用寿命的延长；第七，液压油温降低，伺服系统的使用可使冷却水的用量减少到30%以上，甚至在很多场合下不需要水冷；第八，工作环境的改善，伺服系统的应用使工作环境中的噪音降低很多，运行过程中其声音一般低于68db。以广东奥飞动漫文化股份有限公司为典型代表，通过对注塑机改造进行一系列实验过后，与传统注塑机进行对比，改造后的设备运行更为可靠，主、控制线路敷设、端点、油管以及箱体内整洁等良好。另外在节能节电方面也得到了认可。所以，伺服系统的优点决定其应用范围将越来越广[3]。

5.结论

注塑机伺服节能改造无论从其必要性、原理分析、优点分析以及与其他改造方式对比方面都有明显的优势，其高节能节电率可帮助企业在经济效益与社会效益方面得到显著提高，在响应国家注重环保号召的同时，顺应市场发展趋势。因此，供电企业应注重对新技术与新设备的使用，将节能减排工作应用与实践中，提高企业的综合实力。

参考文献：

[1]朱冬啸.企业常用注塑机节能措施及应用实效[J].上海节能，2013（11）：35-37.

[2]何道祥.浅谈注塑机伺服节能改造[J].科技风，2011（11）：127-128.

[3]权龙.注塑机电液控制系统节能原理及最新技术[J].机床与液压，2010（3）：11-14.