注塑机节能改造方案

注塑机节能改造⽅案

TO：李先⽣：

注塑机节能改造⽅案

⼀、注塑机节能改造的必要性和可⾏性研究

随着塑胶制品的⼤量应⽤，塑胶⾏业的发展迅速，同时，其竞争也越来越激烈。如何使⾃⼰在竞争中取得先机，是每⼀位⼈⼠都在思考的问题。

在注塑⾏业中，注塑机是⼀种通⽤型机械。传统设计上，考虑到其通⽤性，设计时是以其最⼤容量为标准的。⽽在实际加⼯中，常常出现⼤马拉⼩车的现象，由此造成的电能⽆功消耗相当严重。经过分析其⼯作过程我们发现，合理地利⽤油泵电机的功率可以⼤⼤减少电能耗损，从⽽使⼤⼒的降低成本为可能。

注塑机的⼯艺过程⼀般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等⼏个⼯段。随产品和加⼯⼯段的不同，各段需要不同的⼯作压⼒。因此对于油泵马达⽽⾔，在注塑过程当中负载是在不断变化的。

例如⼀台CLF-600T（油泵电机55KW）注塑机在⽣产某种塑件时，整个⼯艺周期为43.1秒，经现场实测，其中各⼯艺所需时间和油泵电机负载电流如下：1）锁模/射台前进：4.1秒75A。

2）射胶： 5.5秒52A

3）保压：9秒52A

4）冷却/储料：23秒52A ( 前9.1秒)

46秒46A （后13.9秒）

5）开模/射台后退：3.7秒75A

由此可见，系统各⼯段油泵实际所需功率变化很⼤，特别是在射胶后的保压和冷却段。设备所⽤的55KW油泵电机利⽤效率很低。并且在设备运⾏中，系统有⼤量的时间处于待机状态，电机空转。相当部分电能变成了⽆功功率，降低了电⽹质量，造成了电能损失。现有注塑机的液压系统绝⼤部分为定量泵，其油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为⾼压节流。

⾼压节流效率⼀般为60%-70%，能量损失多达30%—40%。同时由于液压油长期的全速流动，与液压件，机械件的剧烈磨擦，造成油温过⾼，噪⾳过⼤等不良现象，同时还使得机械寿命缩短。

针对⾼压节流耗能现象，部分注塑机⼚家已研制出定量泵加变量泵的注塑机。由于定量泵液压系统改造为两泵液压系统⼯程浩⼤，成本过⾼，技术复杂等原因，欲将注塑机⾮原有的定量泵液压系统改造成为两泵液压系统是不切合实际的。如果在注塑机⼯作的各个时段合理地利⽤好油泵马达的功率，减少其空载的能耗，势必能节约⼤量电能，使企业通过节省电能降低成本成为可能。

我公司在此基础上，根据变量泵液压系统相似原理研制出注塑机专⽤节能控制系统。它可⼴泛应⽤于各种规格，各种品牌，以液压传动的定量泵注塑机。对注塑机进⾏改造后，整体的节能效果可达30%-60%，并具有安全可靠，操作简易，成本较低等优点。

⼆、节能原理

在油泵油压系统中，液压油的流量（Q）与泵轴转速（N）轴输出功率（P）之间依据以下关系式：Q=N M=N2P=N3

传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压⼒时，是⽤阀门调节功率变化，⼤量能量以压⼒差的形式损耗在阀门上。由上⾯公式可知，只要改变转速，则流量Q成⽐例改变⽽功率P以⽴⽅量数变化。

倒如，Q’ = 1 / 2 Q ,P ” = 1 / 8 P,轴上功率仅为额定时的12.5％，理论节能率可达87.5％。因此，在注塑机⼯作过程，针对其不同时段压⼒需求的不同，适时改变油泵马达的转速，便可以动态地调节输出功率同，从⽽达到了节省电能的⽬的。

三、注塑机控制系统原理

本系统的核⼼采⽤我公司开发的节能控制器和海利变频器。在注塑机⼯作过程中，将油泵马达的压⼒和流量信号导出，经由控制器输出相关信息到变频器。变频器通过改变频率，不断⾼速电机的转速，使电机在整个变化的负荷范围内的能耗达到所需的最⼩程度，并确保电机平稳，精确的运⾏。如下图所⽰：

本系统的特点：1）系统采⽤闭环控制⽅法，压⼒和流量⾃动跟踪，能⽅便地满⾜注塑⼯艺要求。

2）本系统和原有系统共存，原有系统具备的功能仍然存在，操作上和原有操作⽅式⼀样。本系统只对原有系统的马达控制部分起作⽤，系统能根据原有系统的⼯艺要求，调整马达的输出，使整个控制系统处于最经济⼯作状态。当该系统出现故障时，能⽅便地将⼯作系统切换到原系统。即：⼯频和变频能相互切换，能够动态地调节系统。

四、海利变频系统的其他优点

●电机软启动

本系统采⽤先进的变频控制技术，使电机启动达到软启动⽅式，减轻了设备之间的机械冲击。同时减轻了噪⾳，并可延长设施和模具的使⽤寿命，没有电机在通常启动⽅式时较⼤的冲击电流。使⽤相同的功率的电机，在省电的同时，还可以⼤幅度降低由于电机通常⽅式运⾏时冲击电流对供电变压器容量的要求。

●功率因数补偿

⽆功功率不但增加线损和设备的发热量，更主要的是因为功率因数的降低导致有功功率的降低。

根据公式：S = ( P 2+Q 2 ) ? , Q = S × sin Φ, P = S × cos Φ

S –视在功率，Q-⽆功功率，P-有功功率，cosΦ功率因数

我们可知，功率因数（cos Φ）越⼤，有功功率（P）值越⼤，普通定量泵注塑机cos Φ值在0.6-0.8之间，⽽使⽤本系统后，cos Φ值接近1。从⽽减⼩了⽆功损耗，增⼤了电⽹的有功功率，同时也避免了因数低

于有关标准⽽必须进⾏的电⽹的功率因素补偿。

●⽆⾼压节流能量损失

根据注塑成型机的⼯艺要求，利⽤注塑机同步信号及电⽓控制来调节注塑机的压⼒⽐例和流量⽐例阀，将传统的定量泵改变成节能型变量泵，将通过溢流阀的回流流量降到最少，液压系统输出与整机运⾏所需功率匹配，减少了⾼压节流溢流能量损失。

五、实例分析

以中⼭⼩榄某⼚CLF-600T(油泵电机55KW)注塑机在⽣产某种塑件时，使⽤本系统前后的能损耗图为例分析如下：

耗能计算：

依据公式：W=I 2RT , 可知：

节能前的耗能W1 = (48 2×R×4.1+77 2×R×5.5+68 2×R×9+65 2×R×9.1+48 2×R×13.9+48 2×R×3.7)/3600=45R 节能前的耗能W2 = (15 2×R×4.1+45 2×R×5.5+55 2×R×9+50 2×R×9.1+35 2×R×13.9+15 2×R×3.7)/3600=23R 由此得到的节能率= ( W1 -W2 ) / W1 = 50%

每⼩时的节电量= 5 5 × 50 ％× 1 = 27.5度

该节能改造投⼊资⾦为40000元，每⽉28个⼯作⽇，每度电0.8元，以下⾯三种情况进⾏核算：(1)如果每天开机12⼩时，则：

每⽉节约量=27.5 ×12×28×0.8 = 7392元

这样5 . 3个⽉可全部收回投⼊资⾦。(2)如果每天开机16⼩时，则：

每⽉节约量=27.5 ×16×28×0.8 = 9856元

这样4个⽉可全部收回投⼊资⾦。(3)如果每天开机24⼩时，则：每⽉节约量=27.5 ×24×28×0.8 = 14784元

这样2 . 7个⽉可全部收回投⼊资⾦。

由以上的计算和分析我们可以知道，经过变频节能改造后，⼀般2-5个⽉内即可收回投⼊的资⾦。企业通过变频节能改造，降低了能耗，节约了成本，延长了机器的使⽤寿命，为企业提⾼经济效益和竞争能

⼒提供⼀条积极可⾏之路。

注塑机节能改造可⾏性分析A：以下有客户提供的注塑机改造前的⼯作数据；

1.注塑机油泵电机功率为55KW/h. 6.锁模为 5.1秒.

2.⽇⼯作时间为24⼩时. 7.射胶为 6.5秒.

3.⽉⼯作⽇为30天. 6.保压为 15秒.

4.每度电单价为0.88元. 9.冷却为 40秒.

5.注塑机⼀个⼯作周期为70秒. 10.开模为 5秒.

B: 根据以上⼏点<1－4>，可以得出注塑机改造前每⽉需要的电费.

电机功率×⼯作时间×电费单价＝55×（24×30）×0.88＝34848（元）C：该节能改造投⼊资⾦为50000元.

D: 根据注塑机⼯作数据的第<5－10>点来推算。注塑⼀个周期是71.6秒，需要油泵电机⼯作的时间为31.6秒，冷却时间为40秒。但改造前，注塑机在保压冷却时油泵电机都在⼯作，在此段时间内的能量⽩⽩浪费了。我们可以通过变频节能改造使油泵电机在保压和冷却时低速运转。根据我们实践的经验，通常改造后电机在保压过程中耗电量相当于改造前的70%，冷却过程中耗电量相当于改造前的50%。

假设改造前每⼀周期耗电量为55*71.6=3938个单位，则改造后耗电量如下：（5.1+6.5+5）*55*100%+15*55*70%+40*55*50%=2590个单位

由此可预估出注塑机的节能效果

（3938-2590）÷3938＝34。23％

⽉⼯作时间×每⼩时节电量×电费单价＝每⽉节省的电费

（24×30）×(55×0.3423)×0.88＝11928（元）E：根据可以得出投⼊资⾦收回的时间

改造投⼊资⾦÷每⽉节省的电费＝资⾦收回时间50000÷12196.8＝4.19个⽉

变频器⼀般寿命8⾄10年，长期效益可观。

附：海利普注塑机节能改造实例：1．江门市⾦莱特电器有限公司：⽣产家⽤电器外壳（⼤件），⼀个周期在25⾄40秒左右。于2003年12⽉改造37KW 2台、30KW 5台、18.5KW 6台11KW 4台。均为宁波双马塑机⼚⽣产的伯乐牌注塑机,现使⽤良好。以37KW为例，改造前每⼩时耗电36.5度，改造后每⼩时耗电22.3度,节电率39%。（联系电话：************。）2、⼴州市花都区锦泰玩具⼚：⽣产塑料玩具外壳，⼀个周期为15秒左右。于2002年7⽉改造55KW 1台、45KW 3台、22KW4台、15KW 8台。节电率在20%⾄30%之间。（136********黄⽣）

3、顺德杏坛⼒同塑料⼚，⽣产车⽤塑胶件，海天机。于2003年1⽉份改造22KW 8台，节电率46%。

4、苏拿（⼴州）树脂镜⽚有限公司：⽣产镜⽚⽤外壳，⼀个周期32秒。韩国机。改造：30KW 5台。经试机，节电率50%以上。（020-********）