摘 要 :本文主要讲述了挤出吹塑中空成型机的工作原理、主要
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挤塑机的工作原理挤塑机的工作原理利用特定形状的螺杆,在加热的机筒中旋转,将由料斗中送来的塑料向前挤压,使塑料均匀地塑化(即熔融),通过机头和不同形状的模具,使塑料挤压成连续性的所需要各种形状的塑料层,挤包在线芯和电缆上。
一,塑料挤出过程电线电缆的塑料绝缘和护套是采用连续挤压方式进行的,挤出设备一般是单螺杆挤塑机。
塑料在挤出前,要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物,然后把塑料预热后加入料斗内。
在挤出过程中,装人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋进人机筒中,在旋转螺杆的推力作用下不断向前推进,从预热段开始逐渐地向均化段运动;同时,塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用,并且在机筒的外热及塑料与设备之间的剪切摩擦热的作用下转变为粘流态,在螺槽中形成连续均匀的料流。
在工艺规定的温度作用下,塑料从固体状态转变为熔融状态的可塑物体,再经由螺杆的推动或搅拌,将完全塑化好的塑料推入机头,到达机头的料流,经模芯和模套间的环形间隙,从模套口挤出,挤包干线芯或缆芯周围,形成连续密实的绝缘层或护套层,然后经冷却和固化,制成电线电缆产品。
二,挤出过程的三个阶段塑料挤出主要依据的是塑料所具有的可塑态。
塑料在挤出机中完成可塑成型过程是一个复杂的物理过程:包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、压实并最后成型定型,这一过程是连续实现的。
然而习惯上,人们往往按塑料的不同反应将挤塑过程,人为的分成各个不同阶段;①塑化阶段(塑料的混合、熔融和均化);②成型阶段(塑料的挤压成型);③定型阶段(塑料层的冷却和固化)。
1,塑化阶段。
也称为压缩阶段。
它是在挤塑机机筒内完成的,经过螺杆的旋转作用,使塑料由颗粒状固体变为可塑性的粘流体。
塑料在塑化阶段获得热量的来源有两个方面:一是机筒外部的电加热;二是螺杆旋转时产生的摩擦热。
起初的热量是由机筒外部的电加热产生的;当正常开车后,热量的取得则是由螺杆旋转物料在压缩,剪切、搅拌过程中与机筒内壁的摩擦和物料分子问的内摩擦而产生的。
挤塑机是一种常见的塑料加工设备,广泛应用于塑料制品的生产中。
它通过将塑料料粒或粉末加热融化后,通过挤出机筒内的螺杆进行挤出,形成所需的塑料制品。
挤塑机的工作原理极为重要,本文将对其进行详细介绍。
挤塑机主要由送料系统、加热系统、压力系统、挤出系统、冷却系统和控制系统等组成。
以下是这些系统的详细工作原理。
首先是送料系统。
该系统的功能是将塑料料粒或粉末从料斗中送入挤出机筒。
料粒或粉末经过一系列的送料装置,如送料器和送料螺杆,被推入到加热区域。
这些设备通过控制送料系统的运行速度和压力,确保塑料可以顺利进入挤出机筒,为后续的工序做好准备。
其次是加热系统。
加热系统通过电加热器或电加热圈将挤出机筒内的温度提升到塑料的熔化点。
熔化点会根据不同的塑料种类而有所不同,所以加热系统需要根据生产需求调整温度。
通过加热系统的控制,塑料可以在挤出机筒内融化成熔融状。
接下来是压力系统。
压力系统主要通过挤出机筒内的螺杆向前推动,将融化的塑料料粒或粉末挤压出来。
螺杆的运动依靠主电机的驱动,通过设置不同的转速和转向,可以调整塑料的挤出速度和挤出压力。
压力系统的主要功能是确保挤出的塑料能够通过模具的形状而得到所需的塑料制品。
然后是挤出系统。
挤出系统是整个挤塑机的核心部分,它包括挤出机筒、螺杆和模头。
在螺杆的驱动下,塑料被从机筒的进料端推向出料端。
在此过程中,螺杆还负责将塑料料粒或粉末塑料进行熔化、压缩和形成加工。
通过模头的形状,塑料被顺利挤出,形成所需的塑料制品的形状和尺寸。
最后是冷却系统。
挤出机在挤出过程中会产生大量的热量,因此需要通过冷却系统来冷却挤出的塑料制品。
冷却系统主要通过水冷却器或风冷却器来降低塑料制品的温度,以确保其能够迅速固化和硬化。
冷却系统的调节使得挤出的塑料制品能够保持所需的形状和物理性能。
除了上述的关键系统外,控制系统也是挤塑机不可或缺的一部分。
控制系统通过控制各个系统的运行状态和参数,确保挤塑机可以稳定、高效地工作。
中空吹塑成型技术分析中空吹塑成型技术是一种常见的塑料加工工艺,该技术通过将塑料料粒或颗粒加热到熔融状态后,通过高压气体将其吹入模具中形成中空产品的一种成型工艺。
中空吹塑成型技术广泛应用于瓶罐、容器、桶类产品等的生产中。
本文将对中空吹塑成型技术进行分析,从原理、设备、工艺和应用等方面进行介绍。
中空吹塑成型技术的原理是通过将塑料料粒或颗粒经过热熔后,利用高压气体通过挤出机将其吹塑成中空的产品形状。
中空吹塑成型技术分为注塑吹塑和挤出吹塑两种方式。
注塑吹塑是指在注塑机上通过一次成型完成产品形状,而挤出吹塑则是先经过挤出机将塑料料粒挤出成管状,再经过模具成型形成产品。
中空吹塑成型设备通常包括挤出机、模具、冷却系统、辅助设备等。
挤出机是将塑料料粒加热到熔融状态后,通过螺杆的旋转将其压入模具中形成产品的关键设备。
模具是根据产品的形状要求设计的,通过模具的设计可以成型出不同形状的产品。
冷却系统是为了快速冷却成型后的产品,使其保持所需的形状和尺寸。
辅助设备包括气路系统、控制系统等,是为了配合主要设备的运行,保证整个生产线的正常运行。
在中空吹塑成型的工艺过程中,首先需要将塑料料粒或颗粒加热到熔融状态,然后通过挤出机将其压入模具中形成产品的初始形状。
接着利用高压气体将其吹塑成所需的中空产品形状,最后通过冷却系统使其成型固化。
整个过程需要严格控制温度、压力、速度等参数,以确保产品成型的质量和稳定性。
中空吹塑成型技术在瓶罐、容器、桶类产品等领域有着广泛的应用。
中空吹塑瓶是其主要应用之一。
中空吹塑瓶一般用于食品、饮料、日化、医药等行业的包装中,具有轻便、耐用、透明度高等特点,受到广泛的欢迎。
中空吹塑成型技术还可以制作其他中空产品,如塑料桶、玩具、家居用品等,满足不同领域对中空产品的需求。
挤吹中空成型机是一种广泛应用于塑料制品生产中的设备,它通过将塑料颗粒加热熔化后注入模具中,经过压力挤压和冷却固化,最终形成中空的塑料制品。
本文将介绍挤吹中空成型机的工作原理和工作流程,以帮助读者更好地了解该设备的工作过程。
一、工作原理挤吹中空成型机主要由挤出机、模具、冷却系统和控制系统等部分组成。
其工作原理如下:1. 挤出机挤出机是挤吹中空成型机的核心部件,其作用是将塑料颗粒加热熔化并压缩成融化状态的塑料料柱,然后通过螺杆的旋转将熔化的塑料料柱挤出到模具中。
挤出机通常采用螺杆式结构,能够实现稳定的挤出效果。
2. 模具模具是塑料制品成型的关键部件,其内部空腔的形状决定了最终成型的塑料制品的形状。
在挤吹中空成型机中,模具通常由两部分组成,分别是内模和外模。
当塑料料柱挤入模具中后,通过内压和外压使其充分填充模具腔体,并最终形成中空的塑料制品。
3. 冷却系统挤吹中空成型机的冷却系统通常采用自然冷却或者强制风冷的方式,其作用是在塑料制品充分填充模具后,快速冷却固化成型。
合理的冷却系统能够保证塑料制品的成型质量,避免因为冷却不充分而导致制品变形或者质量不合格。
4. 控制系统控制系统是挤吹中空成型机的智能中枢,通过PLC或者人机界面等技术,能够实现对挤出机、模具和冷却系统等部件的精准控制。
合理的控制系统能够确保设备的稳定运行和生产成品的质量。
二、工作流程挤吹中空成型机的工作流程大致可分为以下几个步骤:1. 加料操作人员首先将塑料颗粒投放进挤出机的料斗中,根据生产需要设定好挤出机的加热温度和螺杆的转速,使塑料颗粒顺利熔化并形成融化的塑料料柱。
2. 挤出熔化的塑料料柱通过螺杆的旋转被挤出到模具中,内外模的开合使得塑料料柱充分填充模具腔体并形成中空塑料制品的初形。
3. 冷却塑料制品在模具中冷却固化,通过冷却系统的作用,使塑料制品迅速冷却并具有一定的强度,便于脱模和后续的处理。
4. 脱模冷却固化后的塑料制品在模具腔体内完全成型,此时操作人员打开模具并将成品从模具中取出,完成一次生产。
塑料挤出机的工作原理挤出机参数作用及工作原理挤出机出机的功能是采用加热、加压和剪切等方式,将固态塑料转变成均匀一致的熔体,并将熔体送到下一个工艺。
熔体的生产涉及到混合色母料等添加剂、掺混树脂以及再粉碎等过程。
成品熔体在浓度和温度上必须是均匀的。
加压必须足够大,以将粘性的聚合物挤出。
挤出机通过一个带有一个螺杆和螺旋道的机筒完成以上所有的过程。
塑料粒料通过机筒一端的料斗进入机筒,然后通过螺杆传送到机筒的另一端。
为了有足够的压力,螺杆上螺纹的深度随着到料斗的距离的增加而下降。
外部的加热以及在塑料和螺杆由于摩擦而产生的内热,使塑料变软和熔化。
图1是一个简化挤出机。
不同的聚合物及不同的应用,对挤出机的设计要求常常也是不同的。
许多选项涉及到排出口、多个上料口,沿着螺杆特殊的混合装置,熔体的冷却及加热,或无外部热源(绝热挤出机),螺杆和机筒之间的间隙变化相对大小,以及螺杆的数目等。
例如,双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比,能使熔体得到更加充分的混合。
串联挤压是用第一个挤出机挤出的熔体,作为原料供给第二个挤出机,通常用来生产挤出聚乙烯泡沫图1简化挤出机挤出机的特征尺寸是螺杆的直径(D)和螺杆的长度(L)与直径(D)的比率(L/D)。
挤出机通常至少由三段组成。
第一段,靠近加料斗,是加料段。
它的功能让物料以一个相对平稳的速率进入挤出机。
一般情况下,为避免加料通道的堵塞,这部分将保持相对低的温度。
第二部分为压缩段,在这段形成熔体并且压力增加。
由加料段到压缩段的过渡可以突然的也可以是逐步(平缓)的。
最后一个部分计量段,紧靠着挤出机出口。
主要功能是流出挤出机的物质是均匀一致的。
在这部分为确保组成成分和温度的均匀性,物料应有足够的停留时间。
在机筒的尾部,塑料熔体通过一个机头离开挤出机,这个机头设计成理想的形状,挤出的熔体流在这里通过。
另一个重要的部分是挤出机的驱动机构。
它控制螺杆的旋转速度,螺杆的旋转速度决定着挤出机的产量。
所需的功率由聚合物的粘性(流动阻力)决定。
中空吹塑机原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。
注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。
取出塑件后又再闭模,进行下一个循环,这就是中空吹塑机原理。
中空吹塑成型是将从挤出机挤出的,尚处于软化状态的管状热塑料性塑料坯料放入成型模内,然后通入压缩空气,利用空气的压力使坯料沿模腔变形,从而吹制成颈口短小的中空制品。
根据中空吹塑机原理中空吹塑目前已广泛用来生产各种薄壳形中空制品,化工和日用包装容器,以及儿童玩具等。
中空成型机特点
(1)中空成型机电脑采用进口PLC的电脑主机芯片,匹配液晶显示屏,软件备用故障自我诊断系统及错误纠正功能,使操作更方便,其控制程序以傻瓜式设计,无须专业培训即可上岗操作。
(2)全液压驱动的中空吹塑机原理,具有国内首创无级液压调频技术,解决了中空成型机对各种物料和块型的适应度,提高了物料的密实性,缩短了成型周期。
吹塑机的工作原理
吹塑机的工作原理:类似与吹泡泡,首选将树脂加入挤出机,使其熔融,通过环状型孔制成一个端部封闭的薄壁圆坯,再通入压缩空气,使之吹张到所需厚度与宽度。
因此,吹塑薄膜也称为管状薄膜。
具体来说塑料挤出机的工作原理:塑料与料斗进入挤出机料筒后,随着螺杆的旋转,被螺纹强制推向机头方向。
由于机头处过滤网、分流板、机头口模的阻力,加上螺杆螺纹间容量逐渐缩小,使前进的料受到很大阻力,同时又受到料筒传入的热量的加热;另一方面,塑料在运动中受压缩、剪切、搅拌等力的作用时,与料筒、螺杆间的摩擦及塑料分子间的摩擦,都会产生大量的热。
由于塑料在机筒内温度不断升高,其物理状态逐渐由玻璃态转变为高弹态,最后变成黏流态,并进一步完全塑化。
由于螺杆在不断旋转,就把塑化好的塑料等压、等量从机头口模中挤出,称为具有一定形状的塑料制品。
经冷却定型,完成挤出成型工作。
中空吹塑机原理
中空吹塑机是一种用于制造中空塑料制品的设备,如瓶子、桶等容器。
它是通过先将塑料材料加热,然后将其吹塑成中空的形状。
中空吹塑机的原理可以分为三个步骤:制模、吹塑和冷却。
制模:制模是中空吹塑的第一步,它通过制造模具来建立所需产品的结构。
制模的方法通常是使用高温高压将金属模具制成所需形状。
吹塑:吹塑是中空吹塑的第二步,它把加热的塑料材料放入模具内,使其成为所需形状。
由于高温高压制造了一个空腔结构,因此它可以变成中空塑料制品。
在这个过程中,塑料在由气压推动的吹气机的作用下,被迫与模具表面接触并粘合在一起,形成中空器皿的芯体。
冷却:冷却是中空吹塑的第三步,它决定了制品的硬度和尺寸。
在这个过程中,模具内的空腔被喷洒冷水来迅速降低温度。
在迅速降温的条件下,塑料变硬并缩小,从而达到所需尺寸。
总的来说,中空吹塑机原理是在高温高压的条件下,将加热的塑料材料放入模具内,然后使用吹气机将塑料吹起来形成所需的中空形状。
最后,通过冷却过程,塑料被固定成为所需尺寸和形状的中空塑料制品。
中空成型吹塑机中空成型吹塑机是一种可以将熔融的塑料通过吹气的方式吹制成中空制品的设备。
它的应用范围非常广泛,被广泛应用于食品包装、饮料瓶、医药容器、日用品等行业。
本文将从中空成型吹塑机的原理、工作流程以及应用领域等方面进行详细介绍。
中空成型吹塑机的原理是利用塑料材料的可塑性和可膨胀性,通过吹气的方式将熔融的塑料挤出成型。
具体来说,中空成型吹塑机由进料系统、加热系统、模具系统、吹气系统、冷却系统、开模系统等组成。
首先,将塑料颗粒经过进料系统送入机器,然后通过加热系统将塑料加热至熔融状态。
接下来,熔融的塑料进入模具系统,模具通过闭合并施加压力将塑料挤出成型。
同时,吹气系统通过吹气将塑料内部空腔充气,使其成为中空制品。
最后,通过冷却系统对制品进行冷却,以固化制品的形态。
最后,开模系统将成品取出,整个过程完成。
中空成型吹塑机的工作流程非常简单高效。
首先,操作人员将塑料颗粒放入进料系统中,然后设置好加热温度和吹制时间等参数。
接下来,开启机器,加热系统开始加热塑料颗粒,将其熔化成熔融状态。
同时,操作人员根据需要选择合适的模具,并安装在机器上。
当塑料熔化后,通过模具系统将其挤出成型,并通过吹气系统将其充气成为中空制品。
最后,制品通过冷却系统进行冷却,使其固化成为最终产品。
整个工作流程流程简单,操作方便快捷。
中空成型吹塑机的应用领域非常广泛。
首先,它被广泛应用于食品包装行业。
例如,饮料瓶、果汁瓶、调料瓶等都是通过中空成型吹塑机生产的。
其次,中空成型吹塑机也被应用于医药容器制造。
例如,药品瓶、药用注射器等都是通过中空成型吹塑机制造的。
此外,中空成型吹塑机还被应用于日用品制造。
例如,洗发水瓶、洗衣液瓶等都是通过中空成型吹塑机生产的。
可以说,中空成型吹塑机的应用领域非常广泛,几乎涵盖了生活的各个方面。
总结起来,中空成型吹塑机是一种非常重要的制造设备。
它通过吹气的方式将熔融的塑料挤出成型,制造出各种中空制品。
其工作流程简单高效,非常方便快捷。
中空吹塑机的工作原理及分类中空吹塑机是一种塑料成型机械,广泛应用于制造中空塑料制品,例如瓶子、桶、罐等容器。
中空吹塑机的工作原理和结构与注塑机和挤出机有很大不同,下文将详细介绍中空吹塑机的工作原理及分类。
中空吹塑机的工作原理中空吹塑机的工作流程通常包括以下几个步骤:1.加热:将塑料颗粒加热至熔融状态。
2.吹气:将熔化的塑料放入模具,通过模具内的气流使其成型。
3.冷却:将已经成型的塑料制品冷却,使其保持外形和尺寸的稳定性。
4.脱模:将制品从模具中取出,清理并检验其质量。
其中,吹气是中空吹塑机的关键步骤。
具体而言,吹气的过程可以分为以下几个阶段:1.吹气筒阶段:通过吹气筒将高压气体注入模具中,使塑料更好的附着在模具表面上。
2.充气阶段:注入高压气体,使塑料随气体的充填而成型。
3.泄气阶段:释放气体,使模具内的制品逐渐膨胀,并形成中空结构。
4.气压维持阶段:维持一定的气压,使制品保持完整的形状。
5.冷却阶段:降低气压,使塑料制品逐渐冷却定型。
中空吹塑机的工作原理相对简单,但是其中各个环节均需精确掌握,才能保证制品的质量。
中空吹塑机的分类中空吹塑机根据吹气筒的位置和数量,可以分为以下几类:1.单膜头中空吹塑机:吹气筒只有一个,适合生产小尺寸中空制品,例如玩具等。
2.双膜头中空吹塑机:吹气筒有两个,适合生产中等尺寸的中空制品,例如化妆品瓶等。
3.多膜头中空吹塑机:吹气筒有三个或以上,可以同时生产多个小尺寸的制品,例如小样瓶等。
4.封底吹塑机:在吹气过程中,可以在塑料制品的底部封上塑料底部,例如油桶等。
另外,中空吹塑机还可以根据吹气过程中所使用的模具类型进行分类,包括挤出吹塑机、拉伸吹塑机、压力吹塑机等。
结论中空吹塑机是一种常见的塑料成型设备,其工作原理相对简单,但是在实际应用过程中需要特别注意各个环节的精确掌握,以确保制品的质量符合要求。
根据吹气筒和模具类型的不同,中空吹塑机可以分为多种不同的分类。
在实际应用中,应根据所需生产的中空制品种类及尺寸,选择适合的中空吹塑机类型和参数。
摘要:本文主要讲述了挤出吹塑中空成型机的工作原理、主要构成及变频节能技术在双工位挤出吹塑中空成型机改造中的应用,同时阐述了推广该项节能技术的必要性与可行性。
1 引言当今社会一方面经济快速发展,另一方面能源日趋紧缺,发展与能源之间的矛盾越来越突出,能源紧缺问题已成为社会发展中的重要问题,如何降低能耗、节约能源,各级政府也提出了更具体、更严格的量化指标,对于各企业来说节约能源已是责无旁贷,因而近几年各行各业的节能技术与节能产品不断地得到推广与应用,其中变频节能技术是主要节能技术之一,已被广泛应用于塑胶、水泥、化工、中央空调等领域。
塑胶行业是主要工业之一,其耗电在工业耗电中占有很大的比重,随着市场竞争的日渐激烈,如何降低生产成本,提高产品市场竞争力成了各塑胶企业关心的问题,而在各企业生产成本中塑料设备用电占了很大部分,现有设备中存在很大的电能浪费,本文以深圳市国兆节能科技有限公司设计的国兆GZS系列节电器为例,讲述了变频节能技术在塑胶设备—双工位挤出吹塑中空成型机节能改造中的应用,并阐述了推广该项节能技术的必要性和可行性。
2 挤出吹塑中空成型机工作原理及构成2.1 工作原理吹塑中空成型机是中空制品的主要成型设备之一,主要有挤出吹塑中空成型机、注射吹塑中空成型机、拉伸吹塑中空成型机和不对称吹塑中空成型机等类型,其中挤出吹塑中空成型机是采用挤出机单元的机筒加热和螺杆的剪切作用使塑料塑化,旋转的螺杆将塑化、均化后的塑料经机头挤出形成管坯,合模装置将管坯夹紧后由切刀装置将管坯切断,在切断前先进行预吹气,主要是为了防止管坯壁粘连,合模吹气装置将管坯切口封死同时吹入一定压力的空气,使型坯紧贴模具腔内壁,经冷却后去除废边,合模装置分开,即获得所需中空制品,流程图如图1所示。
图1 挤出吹塑中空成型机工艺流程2.2 主要构成挤出吹塑中空成型机主要由挤出机、机头、合模装置、吹气装置、液压传动装置、加热冷却控制系统和电气控制系统等构成,设备外形图如图2所示。
图2 挤出吹塑中空成型机设备外观图机械装置包括主要有挤出装置(螺杆挤出机)、机头、移模机构、开合模机构、升降机构、吹气装置、坯料电热切刀装置和抬模头装置等;气动装置部分主要用于气缸工作及制品的吹塑等;冷却装置主要采用冷却水进行冷却,冷却水主要供模具、机筒、吹针等部位的冷却用。
电气控制系统主要有由挤出机电气传动控制系统、油泵电机传动系统控制、机头及挤出机的加热与温控系统、动作程序控制系统(PLC)、人机界面等组成,其示意图如图3所示。
图3 挤出吹塑中空成型机电气控制示意图2.3 双工位挤出吹塑中空成型机如上文所述目前吹塑中空成型机主要有挤出吹塑中空成型机、注射吹塑中空成型机、拉伸吹塑中空成型机及不对称吹塑中空成型机主要几种类型,其中挤出吹塑中空成型机又分为单工位挤出吹塑中空成型机、双工位挤出吹塑中空成型机及多层挤出吹塑中空成型机,其中双工位挤出吹塑中空成型机主要用于冷却时较长的中空制品,其具有两套合模和移模装置,在制品冷却的同时另一套模具进行合模、成型动作,与单工位机型相比,双工位机型在生产制品时充分利用冷却时间,一方面提高了产量,另一方面也可保证质量,本文就以双工位挤出吹塑中空成型为例介绍变频节能技术在此在设备中的应用。
3 双工位挤出吹塑中空成型机的变频节能改造3.1 变频节能原理双工位挤出吹塑中空成型机原有系统中油泵电机始终以恒定速度运行,当工艺所需的压力变化时通过油路系统的比例流量来调节,多余的液压油则通过溢流阀卸回油缸,这样并造成很大部份的能量浪费,由泵类负载工作特性可知泵的流量与转速成比例关系,扬程与转速成平方关系,电机轴功率与转速成立方关系,如下公式所示:Q2/Q1=N2/N1H2/H1=(N2/N1)2P2/P1=(N2/N1)3其中: Q—流量;N—转速;H—扬程。
如图4所示当流量由QA减少到QB时由于管阻特性,工作点由A点转移B点,消耗的功率与0QBBHB面积成正比,若采用变频控制其管阻特性不变,工作点由A点转移到C点,消耗的功率与0QBCHC面积成正比,从图4可知采用变频调速比采用阀门控制节能,且随着转速的降低电机功率成立方关系减少,如果能根据注塑工艺适时地调节油泵电机转速即可达到节能目的。
目前三相异步电动机大多采用变频调速,由电机同步转速公式:n=60(1-S)f/p;其中: S—转差率;f—供电频率;p—极对数。
由上式知道通过改变电源频率便可改变电机转速,根据中空吹塑成型机的工艺调节油泵电机的转速,从而使溢流阀的回流量减到最小,液压系统输出功率与生产所需功率相匹配,这样便可达到节能目的,据不完全统计改造后其电机节电率可达25%~65%。
3.2 电气控制方案双工位挤出吹塑中空成型机电气系统改造主要是通过采集它的合模、模头上升、模头下降、模架左移、模架右移、开模等动作信号,先将相关信号送给专用控制器运算处理,控制器输出信号控制油泵电机变频器,根据工艺参数调节油泵电机转速,使油泵电机输出功率与工艺所需的功率相匹配,从而实现节能,其控制系统示意图如图5所示。
挤出吹塑中空成型设备在设计时对于工艺所需的最大速度和最大压力一般都存在很大余量,实际生产制品时并没有达到最大设计状态,根据实际工况和产品工艺要求,适当降低油泵转速,减少供油量,这样在不影响生产工艺前提下,油泵电机输出的功率得到有效利用,减少电机电能的浪费,根据吹塑成型的工艺过程对油泵电机进行多段调速控制,例如在合模阶段所需要压力、速度较大时可适当提高本段油泵转速,而在开模、模架左移、右移等阶段所需压力、速度不高时,可适当降低油泵电机转速,但在每个工序阶段时油泵转速则保持恒定,采用这种控制方案,当工艺参数调整时油泵输出能够保持稳定,使用产品质量与稳定性都不会受到影响。
3.3 国兆节电器介绍3.3.1 产品介绍国兆GZS系列节电器是由深圳市国兆节能科技有限公司根据吹塑成型设备工艺特点专业设计的一款节电器,有单电机变频GZS-Z1系列、双电机变频GZS-Z2系列和多电机变频GZS-Z3系列三种型,适用于各种不同吹塑成型设备,本产品采用国家专利技术设计,主要由信号采集、信号处理控制器、专用变频器、节电与市电转换电路等部分组成,国兆GZS系列节电器与市场上现有节电器比较具有以下特点:采用专用信号控制器,可以根据吹塑成型设备不同类型编写相应的控制软件;采用多段速控制方式,可根据工艺要求分段调整变频器运行频率;采用专用变频器,其过载能力强、响应速快,加减速时间可达0.3s;具有电机过流、过压、欠压、掉电、过载、输出短路等多种自动保护功能;具有稳压功能,当电网电压波动时能自动调节输出频率达到稳压功能;采用专利控制技术,节电效果比一般模拟控制和变量泵控制方案更显著等。
3.3.2 设计特点在电路设计方面主电路采用市电回路与节电转换回路独立设计(如图6示),运行中若节电器出现故障可通过转换开关直接转换到市电回路运行,不会对生产造成影响。
图6 国兆节电器电路示意图控制电路方面其控制信号取自原设备各工序的开关量信号(电磁阀控制信号),经节电器信号采集电路进行隔离处理后送给专用处理器处理,这样控制信号不容易受外界干扰。
4 节电器的应用4.1 设备选型东莞某容器有限公司主要生产各种塑料容器,共有15台双油泵双工位挤出吹塑中空成型(型号为DHD-2L),生产容量为2L容器,其中挤出机单元原有设备已带变频调速,现对其油泵电机进行变频改造,其主油泵电机功率为22kW三相异步电机,辅油泵电机功率为7.5kW三相异步电机,选用国兆GZS-Z2-4T-0220kW(双电机,主电机变频器为22kW,辅电机变频器为7.5kW)节电器进行改造。
4.2 电路实现油泵电机改造电路控制较为简单,主电路保留原有设备中的星-三角降压起动电路(对于22kW油泵电机),相当于在原供电电源与电机起动电路之间串接节电器,其主电路如图7所示。
图7 双工位挤出吹塑中空成型机节能改造主电路示意图其控制电路主要实现信号采集、信号处理、状态指示、市电与节电间切换等功能,示意图如图8所示。
图8 双工位挤出吹塑中空成型机节能改造控制电路示意图4.3 参数设置根据油泵电机工作特点,现对主油泵电机进行多段速控制,而辅油泵电机采用单段速控制,其中主油泵电机变频器参数设置如附表所示。
一个产品的吹塑成型工艺较为复杂,原有系统中油泵电机以恒定速度运行。
4.4 设备调试与注意事项其油泵提供的油量为额定值,各工序所需的实际油量通过比例阀、溢流阀调节实现,每个不同产品其各工序对应的工艺参数在生产中一般不做很大的调整,系统改造后通过改变油泵转速来调节油量,因而调试时应将节电器与吹塑成型机两者配合一起调试才能达到最佳节电效果,系统调试时注意思以下方面:4.4.1 调试前准备节电器安装完毕后在通电前应先检查电路是否正确,尤其是主电路应注意其输入线与输出线是否接反,否则严重时会损坏节电器,原有设备中电机降压启动电路(采用Y-△起动较多)应保持不变,若有其它电路供电电源连在电机Y-△启动电路接触器的前端,改造时应将其移到节电器的电源端并注意电压等级,否则会造成设备不能正常运行,另外还应检查控制信号电路,注意控制信号的极性及伏值是否对应,确认无误后才可通电并观察节电器电源指示灯是否指示正常。
4.4.2 市电状态调试节电器通电后先进行“市电”调试,将节电器设备选择开关拔至“市电”状态,启动设备油泵电机,进行手动状态调试,分别手动执行开模、合模、模左移、模右移等各个动作,同时观察节电器信号采集指示灯是否对应指示,此时吹塑成型机各个动作将根据手动指令执行,调试时若发现吹塑成型机合模或开模等无任何动作时,则可能为油泵电机反转,可判断油泵电机是否反转,若反转应先切断电源后调整市电接触器输出线,手动调试正常后可结合产品进行试生产,当生产出的制品质量、性能均满足工艺要求后可进行节电状态调试,先停止油泵电机将节电器设备选择开关拔至“节电”状态。
4.4.3 节电状态调试节电器处于“节电”状态调试时要根据工艺参数设定调整,一般原则是节电器运行频率先根据经验值设定好(如附表),再根据生产产品的类型调节吹塑成型合模、开模、模架左移或右移等对应的工艺参数,节能状态时各参数值比市电状态设定要求稍大些,以不超过10%为宜,如果调整工艺参数还不能满足要求时,可适当调整节电器对应段的运行频率,直至节电状态生产出制品的各相指标均符合要求为止。
5 节能效果分析根据实测数据,改造前油泵电机(两个电机额定功率分别为22kW和7.5kW)每小时共耗电17.5kW•h,改造后每小时共耗电为11.5kW•h,电机总节率为34.2%,该厂设备平均每月开机26天,每天22小时,则: 每月节约用电:=(17.5-11.5)×22×26=3432kW•h;每年节约用电:=3432×12=41184kW•h;每度电平均以0.9元计算,每台设备每年节约成本约4万元;该企业15台中空吹塑成型机改造至今设备运行稳定,未出现故障,改造后生产产品质量性能均能达到工艺要求,设备总投资约50余万元,每月节约5万元,约10个月便收回投资。