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一、注塑行業(yè)簡述

•對于塑料制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分，而注塑機(jī)是制品廠的主要能耗設(shè)備之一，人稱電老虎。注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

•目前絕大多數(shù)的注塑機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力由電機(jī)帶動(dòng)油泵提供。在注塑周期過程中的變化，注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所須的流量和壓力不同，以及負(fù)荷變化很大，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能在擋板，油路泄露，油的溫升中消耗，加劇了各種閥的磨損，又造成油溫過高，電機(jī)噪音過大，以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)電機(jī)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的在量浪費(fèi)。因此推置在注塑機(jī)上的應(yīng)用，對于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。

二、注塑機(jī)的工作原理

•注塑機(jī)是一種專用的塑料成型機(jī)械，它利用塑料的熱塑性，經(jīng)加熱融化后，加以高的壓力使其快速流入模腔，經(jīng)一段時(shí)間的保壓和冷卻，成為各種形狀的塑料制品。

•注塑機(jī)工作原理圖

•每一個(gè)動(dòng)作的完成都有時(shí)間、壓力、速度、位置等幾個(gè)參數(shù)的精妙配合，也就是說在某一位置的位移都有相應(yīng)的壓力和速度，且在不同的位置和時(shí)間內(nèi)其壓力和速度都是可變的。同時(shí)每一個(gè)動(dòng)作完成后發(fā)出終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才發(fā)出執(zhí)行下一動(dòng)作的指令

三、注塑機(jī)的電能消耗

•注塑機(jī)的電能消耗主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)部分：

•①液壓系統(tǒng)油泵的電能消耗

•②加熱器的電能消耗

•③循環(huán)冷卻水泵的電能消耗

•在注塑車間內(nèi)，一般多臺(tái)注塑機(jī)共用一臺(tái)冷卻水泵，其中液壓油泵電機(jī)的用電量占整個(gè)注塑機(jī)用電量的80%以上，所以降低其耗電量是注塑機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵。

•將注塑機(jī)同步控制信號接到變耗能所在：

定量泵注塑機(jī)油泵速度不可調(diào)，多余的油經(jīng)溢流排入油箱。

•傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)通常在需要改變負(fù)載流量和壓力時(shí)，用閥門調(diào)節(jié)，這時(shí)輸入功率變化不大，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上，產(chǎn)生溢流

四、注塑機(jī)工藝要求P/T關(guān)系圖

•根據(jù)注塑機(jī)的工藝過程，畫出系統(tǒng)油壓P與時(shí)間t的關(guān)系圖如下圖：

•由圖可見，合模和脫模，開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時(shí)間較短；而注射，保壓，冷卻系統(tǒng)所需油壓較高，且時(shí)間較長，一般為一個(gè)工作周期的40%~60%，時(shí)間的長短與加工工件有關(guān)；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關(guān)，有時(shí)可以不要間歇期。以上的圖只是一種簡單的近似表示，實(shí)際上，如果注射的螺桿用油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，注射時(shí)的系統(tǒng)油壓會(huì)高一些。注塑機(jī)加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬克不等，最大注塑機(jī)已到92000克。因此，注塑機(jī)就有中，小型和大型之分，加工數(shù)十克的小工件和加工數(shù)千克的大工件一個(gè)周期的時(shí)間也是不相同的；就是對同一臺(tái)注塑機(jī)，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時(shí)間也是變化的。

五、節(jié)能效益預(yù)估

1、評估依據(jù)：

電機(jī)使用效率預(yù)估70%；電機(jī)節(jié)電率預(yù)估35%-45%；改造總功率22KW×5臺(tái)=110KW；電費(fèi)單價(jià)0.7元/度；每天工作24小時(shí)；每月工作30天；每年工作12個(gè)月；開機(jī)率85％。

理想節(jié)電率={1-（30/50）3}*100%=（1-0.216）*100%=78.4%

據(jù)我們估計(jì)保守節(jié)電率應(yīng)該在45%左右。

2、效益評估：

每天節(jié)約電量=電機(jī)功率×電機(jī)使用效率×節(jié)電率×24小時(shí)×開機(jī)率

=110KW×70%×40%×24H×85％=628.3度

每月節(jié)約電費(fèi)=628.3×30×0.7=13194.7元

每年節(jié)約電費(fèi)＝13194.7×12=158336.4元

3、投資總成本：

投資總成本＝電機(jī)功率×1.2倍×單價(jià)＝110KW×1.2×1000元/KW=132000元

4、投資回收期：

投資回收期＝投資成本÷月節(jié)省電費(fèi)＝132000元÷13194.7元=10月

5、附送遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)市場價(jià)值為:總成本=模塊+軟件+通訊費(fèi)用=2000*5=10000元

六、設(shè)備選型及壽命

2.1一般要求

2.1.1我司提供滿足技術(shù)規(guī)范要求所有的硬件、軟件和各項(xiàng)服務(wù)，包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件、現(xiàn)場調(diào)試和售后服務(wù)。并達(dá)到規(guī)范書所要求的性能指標(biāo)。

2.1.2我司保證提供設(shè)備為全新的、先進(jìn)的、成熟的、完整的和安全可靠的。

2.2設(shè)備選型

2.2.1本改造采用的監(jiān)控系統(tǒng)具有當(dāng)今實(shí)踐證明先進(jìn)的技術(shù)，具有高的可用性、可靠性、可操作性、可維修性和可擴(kuò)展性。

2.2.2我司提供的變頻設(shè)備應(yīng)為生產(chǎn)廠商最新的主流設(shè)備，不允許提供已經(jīng)過時(shí)或淘汰的產(chǎn)品。

2.2.3我司的控制設(shè)備選型應(yīng)與貴方控制要求一致。

2.3環(huán)境要求

2.3.1我司所提供的變頻控制設(shè)備應(yīng)適合所安裝現(xiàn)場的環(huán)境條件。

2.3.2變頻控制設(shè)備需滿足現(xiàn)場環(huán)境溫度和濕度，保證在正常范圍內(nèi)連續(xù)無故障地運(yùn)行。

三、節(jié)能系統(tǒng)說明與使用壽命：

節(jié)能系統(tǒng)變頻器內(nèi)部核心器件均采用進(jìn)口產(chǎn)品，保證變頻器的質(zhì)量和使用壽命。

1、節(jié)能系統(tǒng)之變頻器散熱風(fēng)扇及柜體的散熱風(fēng)扇平均壽命為2年；

2、節(jié)能系統(tǒng)之變頻器濾波電解電容平均壽命為3—5年；

3、節(jié)能系統(tǒng)整機(jī)使用壽命為6年；

注塑機(jī)無線智能遠(yuǎn)程監(jiān)控變頻控制柜（FMCZ系列）設(shè)計(jì)方案

實(shí)踐證明變頻改造深受用戶好評。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)MCZ系列注塑機(jī)變頻遠(yuǎn)程監(jiān)控控制柜實(shí)行節(jié)能技術(shù)改造是正確的有效的，值得向推廣。

注塑機(jī)變頻遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用

一、注塑機(jī)工作概述：

眾所周知，注塑機(jī)是對各種塑料（例聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要設(shè)備，通過對塑料顆粒在雙螺桿注塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行多段溫度加熱，在熔融攪拌增壓后將流體料注入模具腔內(nèi)，完成成型加工的。

（1）、注塑機(jī)工序過程不論大、中、小型注塑機(jī)，分析它的工序過程是相同的，大致是五個(gè)工序過程。

注塑機(jī)工序過程是：

①送模具過程，需低壓力，時(shí)間較短。

②合模具過程，左右兩個(gè)模具相接，直至完全閉合，需略高壓力，時(shí)間不長。

③射膠、保壓、冷卻過程，送料至模腔，直到成型，固化完需較高壓力，時(shí)間長約占40-60%。

④脫模具過程，加工成型，可開啟模具，到脫模完，可取出加工件，時(shí)間不長，壓力略高。

⑤退模具過程，加工件取出，模具后退原位，進(jìn)行輔助工作后，待再次加工，這時(shí)需低壓力，時(shí)間較短。

對同一臺(tái)注塑機(jī)，加工不同的塑料件，其壓力（p）與時(shí)間長短是各不相同的。它與加工件的型體復(fù)雜性，使用何種塑料，一個(gè)加工件的總料量，有否嵌件等有關(guān)，具體參數(shù)設(shè)定，一般由工藝技術(shù)人員給出的，并經(jīng)試驗(yàn)加工后，最后定案的。

（2）注塑機(jī)節(jié)能的可能性分析

注塑機(jī)的P=f(t)工序過程中看出，隨著不同時(shí)間段，它的主油泵壓力是變化的，而且起伏較大，這就存在節(jié)能的可能性，且潛力較大，所以注塑機(jī)節(jié)電率可達(dá)20%-50%，甚至更大些。

在未使用變頻器的注塑機(jī)，其主泵壓力調(diào)整是靠壓力卸荷來調(diào)節(jié)傍路油路的開度，來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)壓力的方式，這種主泵調(diào)壓力的方式，對主泵的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，依傍路閥門開度來調(diào)節(jié)壓力，實(shí)踐證明節(jié)能是很小的，還有一種使用變量泵的注塑機(jī)，節(jié)能效果達(dá)百分之十幾，但設(shè)備維護(hù)成本較高，油泵容易損壞，因此也不是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行的方式，采用變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)主泵的轉(zhuǎn)速，從而改變流量和壓力是較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式（這時(shí)閥門的開度要全開100%），這就是注塑機(jī)主泵采用變頻器的原因所在，從而有較大幅度節(jié)電的道理，至于模具移動(dòng)的動(dòng)力源也是液壓的，它有二種方法：

①另配一臺(tái)小功率的低壓油泵。

②由主泵分路經(jīng)減壓閥作動(dòng)力源

又關(guān)于各段時(shí)間的定位控制，常見的有四種方法：

①依靠移動(dòng)平臺(tái)的滑桿，用行程直接點(diǎn)開關(guān)（小型的）

②依靠時(shí)繼電器定時(shí)控制（中型的）

③依靠單片機(jī)或PLC控制（大型的），我公司的方案即如此。

④利用變頻器本身多段速度與時(shí)間的控制（小、中型的）。

二、FMCZ系列注塑機(jī)變頻遠(yuǎn)程監(jiān)控柜控制特點(diǎn):

（一）變頻改造實(shí)現(xiàn)方案

（1）FMCZ系列專用變頻器控制柜的設(shè)計(jì)具有流量、壓力雙反饋信號接口，按注塑工藝要求，取雙信號和疊加來控制主油泵電機(jī)速度。經(jīng)實(shí)踐證明變頻器的性能良好，工作可靠，節(jié)電率高，主電路采用工頻-變頻二套電源供電方式，以確保不間斷的工作。

(2）控制電路簡單：目前變頻器在注塑機(jī)上的應(yīng)用不僅是一臺(tái)變頻器對一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的簡單運(yùn)行方式，大型注塑機(jī)還有多泵集

中控制方式，在控制柜的設(shè)計(jì)時(shí)注意了以下方面：

（a）:充分了解所選用變頻器的技術(shù)性能、使用要求、內(nèi)部功能并充分發(fā)揮其特長。

（b）:充分了解被使用設(shè)備的工藝要求、技術(shù)性、使用要求包括負(fù)荷等。

（c）:考慮到變頻器有時(shí)會(huì)對注塑機(jī)的溫度控制造成諧波干擾，應(yīng)采取一定措施，如，保證設(shè)備良好接地；變頻器的輸入、

輸出線繞磁環(huán)后再結(jié)入；對注塑機(jī)的控制電源采取隔離等。

（d）:充分了解被使有用設(shè)備的現(xiàn)有控制電路，液壓油路、各種附件的功能以不變或最少變動(dòng)原有設(shè)備的零部件為原則，如何巧妙取得控制信號，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備與變頻器的最簡單的結(jié)合是十分重要的。還要考慮環(huán)境、操作簡便、易于維護(hù)等因素。

注塑機(jī)的控制采用電腦板（單片機(jī)），其壓力設(shè)定，時(shí)序設(shè)定可按工藝條件人為給定，利用的電腦板輸出電量值，控制壓力比例調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)主油泵的壓力大小。它的輸出是個(gè)線性的電流mA量值，經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器變成4-20MA，直接接入到變頻器控制輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，也即就改變了主油泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。

(e)考慮到系統(tǒng)的特點(diǎn)，控制柜設(shè)計(jì)有無線遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使控制柜具有無以倫比的先進(jìn)性。使得操作更為便捷，更為安全可靠。

控制柜設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)：簡便可靠、不需更改原電路、調(diào)節(jié)方便、控制精確。

（二）、注塑機(jī)變頻改造的優(yōu)點(diǎn)：

1、節(jié)電率平均達(dá)40%以上

2、工作環(huán)境噪音明顯減少，系統(tǒng)油溫大幅下降；

3、平滑軟起動(dòng)，保護(hù)電機(jī)，延長使用壽命；

4、減輕開鎖模沖擊，延長機(jī)械和模具的使用壽命；

5、延長油路系統(tǒng)使用壽命，減少維修次數(shù)，節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用；

6、對電機(jī)具有過壓、過流、缺相等多種保護(hù)；

7、變頻與工頻隨意切換，保證變頻故障時(shí)不影響生產(chǎn)；

8、系統(tǒng)安裝簡便快捷。

（三）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)：

在變頻器上鏈接上本公司專門設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制功能，我公司已經(jīng)構(gòu)架好了成熟的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和監(jiān)控軟件，通過手機(jī)或計(jì)算機(jī)就可對其進(jìn)行多點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控?？梢栽诘谝粫r(shí)間通過手機(jī)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控變頻控制設(shè)備，通過這套系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程調(diào)試和修改參數(shù)、分析故障等項(xiàng)服務(wù)。有效降低故障發(fā)生率，降低客戶運(yùn)營成本。特別是可為用戶提供了實(shí)現(xiàn)最快速的技術(shù)服務(wù)手段，通過遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳送，很快地就能處理設(shè)備現(xiàn)場出現(xiàn)的意想不到的技術(shù)問題，保障設(shè)備的運(yùn)行。

做到最快捷、最適時(shí)的服務(wù)，在最短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)和處理設(shè)備問題。

這種監(jiān)控方式經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是最可靠的之一。它能有效解決變頻器帶來的諧波干擾及電磁兼容問題。采用有線監(jiān)控的方式往往存在電磁偶合現(xiàn)象，使得通訊中斷或數(shù)據(jù)丟失。

這種監(jiān)控方式設(shè)備投入最少，運(yùn)行費(fèi)用相比其他監(jiān)控方式更低，系統(tǒng)組成：

1、數(shù)據(jù)傳送模塊

2、控制軟件

3、曲線趨勢圖

控制原理圖：

設(shè)計(jì)示意圖如下：

（二）、無線智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)功能介紹

1、注塑機(jī)變頻用戶通過監(jiān)控能夠做到

任何地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)和手機(jī)，在界面中都能監(jiān)控到設(shè)備運(yùn)行參數(shù)如電機(jī)的電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)，并有歷史曲線。

（2）可以在辦公室監(jiān)控若干FMCZ變頻設(shè)備,并可以根據(jù)不同的注塑工件，遠(yuǎn)程修改變頻器的控制參數(shù)，適應(yīng)生產(chǎn)地需要，不需要到現(xiàn)場一個(gè)一個(gè)參數(shù)修改。

（3）歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行曲線都有存儲(chǔ)記錄，便于分析故障的根源。

（4）故障和事故率降低，排除故障更快。

（5）在授權(quán)范圍內(nèi)，任何地點(diǎn)、任何多點(diǎn)都可以同時(shí)監(jiān)控，不受設(shè)備條件限制，可多人根據(jù)不同的授權(quán)權(quán)限同時(shí)監(jiān)控該設(shè)備，便于溝通、決策。

（6）、我公司可以根據(jù)故障信息及變頻器控制參數(shù)，調(diào)整參數(shù)使系統(tǒng)運(yùn)行處在最佳狀態(tài)；使得設(shè)備制造公司的技術(shù)服務(wù)能及時(shí)、便捷、低成本到達(dá)客戶端；適時(shí)地為用戶提供技術(shù)指導(dǎo)；第一時(shí)間響應(yīng)，為客戶竭誠服務(wù)；即使出現(xiàn)一些問題，我公司可實(shí)施遠(yuǎn)程處理，客戶不需等待和支付上門服務(wù)費(fèi)用；如變頻器損壞，廠家將發(fā)備用機(jī)替換或由全國特約售后維修站上門服務(wù)。我公司只要在接線后把變頻器控制參數(shù)下載即可，提供最便捷、周到的服務(wù)。

八、節(jié)能改造對生產(chǎn)與設(shè)備保障措施說明：

4.1、保證注塑制品品質(zhì)不受影響：

節(jié)能改造后注塑制品品質(zhì)是否有影響，主要是看在“射出和保壓”動(dòng)作的位置、時(shí)間、保壓轉(zhuǎn)換等參數(shù)是否穩(wěn)定不變。節(jié)能改造后對“射出和保壓”動(dòng)作進(jìn)行特殊處理后，在基本不變的成型條件下對比“射出和保壓”參數(shù)是否有變化，并通過品保檢測制品品質(zhì)。

4.2、保證注塑制品產(chǎn)量不受影響：

節(jié)能改造后注塑制品產(chǎn)量是否有影響，主要是看成型周期是否基本不變。在基本相同的成型條件下對比成型周期參數(shù)是否不變，從而確定保障制品產(chǎn)量不受影響。

4.3、保證注塑生產(chǎn)和節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定：

節(jié)能系統(tǒng)核心部件采用高性能電流矢量變頻器，具有超載能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，低頻力矩大以及電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能等特點(diǎn)，完全保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。在不同材質(zhì)和模具的連續(xù)生產(chǎn)中進(jìn)行評估，判定節(jié)能系統(tǒng)及注塑生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

4.4、保證注塑機(jī)控制電路及其部件不受影響：

節(jié)能系統(tǒng)的安裝是將節(jié)能系統(tǒng)主電路串接入注塑機(jī)空開與電機(jī)接觸器中間，以串聯(lián)的方式通過專用的光耦隔離卡采集速度與壓力信號進(jìn)行精確計(jì)算后控制變頻器運(yùn)行頻率，保證不會(huì)對注塑機(jī)的電路及其部件造成損壞。

4.5、注塑機(jī)加裝節(jié)能系統(tǒng)后引起干擾問題的處理措施：

A、變頻器的輸入或輸出端加裝磁環(huán)濾波器，平性并繞3-4圈。變頻器與柜體可靠接地；

B、模擬信號采用0-1A電流信號。通過變頻器信號處理器將信號轉(zhuǎn)換成0-20MA信號直接接入到變頻器控制輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率。模擬信號線選用屏蔽線，屏蔽線遠(yuǎn)程屏蔽層懸空，近端在變頻器處接仿真地。

C、調(diào)整變頻器的載波頻率改善干擾。載波頻率越低，干擾越小。

D、變頻器內(nèi)置直流電抗器后還不能滿足要求時(shí)，可增裝交流輸入、輸出電抗器，EMI輸入、輸出濾波器等多種措施處理干擾問題。

E、變頻器的E端要與控制柜及電機(jī)的外殼相連，要接保安地，接地電阻應(yīng)小于100Ω，可吸收突波干擾。

F、在受干擾的儀表設(shè)備方面也要進(jìn)行獨(dú)立屏蔽，市場上的溫控器、PID調(diào)節(jié)器、PLC傳感器或變送器等儀表，都要加裝金屬屏蔽外殼并與安全地相連。必要時(shí)，要求在此類儀表的電源進(jìn)線端加裝上述的電感式磁環(huán)濾波器。