关于伺服电液系统应用于注塑机的节能改造探究

关于伺服电液系统应用于注塑机的节能改造探究

温慧斌

江门欧佩德伺服电机节能系统有限公司广东江门529000

摘要：目前，随着我国科学技术水平的不断提升，一些新型的设备系统逐渐产生，而伺服电机驱动液压泵作为一种新型的系统，因为在使用过程中可能起到非常重要的节能效果，因此，在注塑机中已经实现了非常广泛的应用。本文主要针对伺服电液系统在注塑机节能改造中的应用进行了深入与的分析，并对节能量进行了相应的计算，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：伺服电液系统；注塑机；节能改造

在塑料加工行业实际的生产过程中，注塑机属于其中应用比较广泛的一种加工机械设备。而我国是世界上注塑机生产以及使用的第一大国，现在宿主机的总量已经超出了100万台。根据相关的调查结果来看，注塑机每年在运行过程中所消耗的电量已经超出了2500亿千瓦时。通常情况下，以往的注塑机都是利用的定量泵，这种系统在使用的过程中无法实现对转速以及功率的有效调节，所以很多的能量会造挡板以及油路当中出现泄露的现象，当油的温度上升时，能量就会逐渐的被消耗。这对这种现象，一定要采取措施对液压油泵的能量消耗现象实现合理的控制，通过节能改造最终实现良好的节能效果。

1、注塑机原理与工艺介绍

注塑机是一种专门在塑料生产过程中所使用的机械设备，主要是实现对塑料热塑性的合理使用，通过加热之后使塑料达到熔化的状态，然后在高压的作用下流入到模具当中，在一定的时间之内进行保压以及冷却处理，最终就形成了各种形式的塑料制品。注塑机在实际的运行过程中，其工作流程主要涉及到了以下几个方面：第一，锁合模。模板在较快的时间内与定模板之间实现连接，在保证没有异物的基础上，在这时系统会转变为高压，最后模板处于锁合状态；第二，注射台前移。在这一过程中喷嘴与模具会呈现出贴合的状态；第三，注射。注射螺杆会在一定的压力压力和速度基础上，然后将料筒前端的熔料注入到模腔当中；第四，保压冷却。通过保压以及冷却工作的实施，可以保证模腔内的塑料制品冷却之后达到预期的状态；第五，预塑。在以往的预塑过程中，通常都是利用液压马达驱动螺杆并后退，在料斗当中加入一定的塑料粒子，螺杆在后退之后退到设定的位置，在这时就可以停止响应的运转工作，从而开始下一个环节的注射工作；第六，注射台后退，然后进行开模操作；第七，将成型的塑料制品取出。

2、伺服电液系统与定量泵系统的对比分析

将伺服电液系统与定量泵系统之间进行对比，其差异主要体现在了以下几个方面。

第一，合模与缩模阶段的差异。定量泵系统主要是在对调节阀门利用的基础上，一定的流量会进入到开合模油缸当中，从而完成相应的锁模操作过程，然后剩余的流量会经过节流阀回到原来的系统当中。在这一过程中，合模会对部分流量带来一定的消耗现象，同时在回流的过程中也会对能耗量产生消耗。而通过对伺服电液系统的使用，可以实现对油泵速度的有效调节，保证在供油的速度上可以满足合模油泵推动过程中所需要的油量，在这一过程中不会出现流量溢出的现象，同时还能实现对合模动作距离的合理控制。在进行合模的过程中，如果存在异物而产生一定的阻力时，电力就会自动停止，并且在一过程中电机的运行效率可以达到80%以上。

第二，注塑阶段。在对定量泵系统进行使用的过程中，在对调节阀门使用的基础上，一定的流量会进入到射胶油缸当中，这时会对射胶动作起到一定的推动作用，而剩余的流量会经过节流阀进行回流。在这一过程中，摄胶动作会对流量形成一定的消耗现象，并且在回流的构成中也会对能量造成消耗现象。因为摄胶动作在一定程度上会受到压力和速度等方面的影响，所以在电机负荷比较大的情况下，能量的消耗也会上升。将伺服电液系统用于这一过程中，可以对油泵的速度进行有效的调节，这样就能对速度平滑实现合理的控制，并且在这一过程中电机的运行效率在90%左右。

第三，保压阶段。当采用定量泵系统时，在对高压节流阀控制的基础上可以实现对电压的有效调节，这样就能达到恒压控制。但是在这一过程中对于油压有着非常高的要求，因此，将会对流量造成非常严重的浪费现象。通过对伺服电液系统的使用，可以使油泵的速度接近零，然后通过力矩实现合理的控制，这样能够对压力起到非常重要的维持作用。另外，当电机的输出力矩比较大时，但是转速与零比较接近，所以在这一过程中不会形成功率。

第四，熔胶与冷却阶段。定量泵系统通过调节阀门，一部分的流量会进入到液压马达驱动螺杆当中，还有一部分进入到射胶油缸推动射台回程动作，其余的流量回流。在溢流比较少的情况下，功率的消耗会非常大，并且能量的损失比较下，但是在“空等”阶段中，所有的流量都会回流，不仅功率非常大，同时也会对能量造成严重的消耗现象。通过对伺服电液系统的使用，可以将油泵的速度控制在合理的范围之内，这样就能对摄台以及螺杆的速度实现合理的控制。在熔胶阶段中，对于流量以及压力都有着非常高的要求，虽然在这一过程中对于功率的消耗比较大，但是效率在90%左右，所以功率的耗损程度比较的小。

第五，松模与开模阶段。利用定量泵系统，部分流量会进入到开合模油缸当中，可以对松模以及开模动作起到非常重要的促进作用，剩余的流量进行回转。在这一过程中对于功率的消耗非常大，不会造成太大的能量消耗现象。通过对伺服电液系统的使用，可以将油泵的速度控制在合理的范围之内，并且可以在较快的时间内对松模与开模动作实现合理的控制。在这一过程中，对于流量以及压力有着非常高的要求，在这一过程中功率消耗比较大，实际的效率在90%左右，功率的损耗情况比较的小。

2、伺服电液系统的改造方法

在这次改造过程中主要是使用的某电气技术公司的伺服系统，其中在系统的组成部分中主要包括了伺服驱动器、伺服控制器、永磁同步伺服电机、油泵以及压力传感器等。在进行改造的过程中，首先将原本系统当中的普通异步电机与定量油泵进行更换，首先对伺服电机与内齿轮啮合高压油泵，在油泵的输出直通管路当中应该实现对压力变送器的有效设置，将原本系统中的比例压力阀与比例流量阀进行去除。在注塑机的电脑控制中将压力给定与以及流量给定的模拟信号进行取出，在经过一定的处理工作之后，转变为相应的模拟电压信号，然后设置在伺服驱动器的系统压力给定信号与系统流量给定信号的输入端。将油泵出口的压力传感器接入到伺服系统的压力反馈信号端口中。在这个时候，伺服系统会经过所连接的压力以及流量信号对PI进行有效的调节，通过这种方式可以对伺服电机的输出转矩以及转速进行合理的控制，从而实现对油泵电机的输出流量以及压力的控制作用，这样就能为每一个工序当中所需要的油压大小以及流量速度提供良好的基础条件。

3、节能效果测算

在进行对比的过程中，所选择的注塑机、材料、模具以及生产技术都是同种类型的，持续对的时间为一个小时，最终测出定量系统的注塑机所用的电量为6.4KWh，伺服系统的注塑机所用的电量为3.9KWh，由此可以看出，伺服系统与定量系统相比可以实现一定的节能效果。

4、结语：

综上所述，本文主要针对传统的定量系统与伺服电液系统之间进行了有效的对比，根据相应的对比分析来看，通过对伺服系统的使用，可以在很大程度上实现节能降耗的生产目的。

参考文献：

[1]王中峰;注塑机合模机构建模及运动特性仿真分析[D];太原理工大学;2015年

[2]张延良;基于机器视觉的轧钢厂自动分钢系统的研究及应用[D];山东大学;2017年

[3]滕秀才;高效节能注塑机关键技术分析研究[D];广东工业大学;2017年