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立式注塑机节能技术浅谈(二)

发布日期:2014/9/9 14:17:14

        3.1.2  变频器驱动变频器驱动是变量泵的同期产品,主要是增加变频器,以改为电机的转速,从而改变排量。
        改用变频器来驱动电机最大的优点是当系统处于保压时,立式注塑机控制器会给一个比例流量信号给变频器告诉变频器现在要执行低速运转,这时变频器就驱动电机以很低的转速运转从而实现了节能的效果,但是由于变频器在启动和停止时都有加减速时间所以立式注塑机的运行周期要比没有加变频器要慢,因此对于保压时间短和工作时间短的产品不适合用变频器。虽然此种节能技术较原来的定量系统也可节能高达至40%,但因为响应速度过慢及对电机寿命的减短,使变频器驱动系统不及变量泵系统那么普及。
        3.1.3  全电机这是一个彻底的改变。把原来的液压系统,均改为伺服电机驱动系统。整个驱动系统由4部份组成。
        锁模部份(伺服电机驱动)
        注射部份(伺服电机驱动)
        顶针部份(伺服电机驱动)
        射移部份(一般交流电机驱动)
        如前文所说,全电机因不是使用液压传动,故没有液压系统带来的能耗。伺服电机与滚珠丝杆的连接,籍着电机的转动,带动在丝杆另一端的模板或螺杆进行往复前后动作。虽然电控部份的电能增加,但整体上的能耗却大大降低。加上没有冷却水所需的水泵,此种节能技术较原来的定量系统可节能高达至85%。
        3.1.4  伺服驱动液压系统
        这是近年内国内较为火热的一个节能系统。主要是把传统的液压系统与全电机两者合而为一。此系统仍沿用液压传动,与传统的定量泵系统唯一分别则是使用伺服电机代替原有的交流电机,并配上一个伺服驱动系统,以闭环控制式,控制伺服电机的转速及扭力变化。
        因为是使用液压系统,故油管磨擦,油管口径改变,油管方向改变等所产生的耗能仍然存在。但相较变量泵系统,在溢流及冷却水泵所产生的能耗却进一步降低。因为伺服电机能于很短时间内作出高低转速的变化,并且是闭环控制,故此在每个动作所需的流量能作出精确的控制。因此,产生溢流的情况降至最低。从而使溢流所产生的损耗大大降低。另外,因为整个注塑周期中,保压及冷却占了2/3或更多的时间。在这期间内,伺服电机的转速是以十分缓慢地转动(保压时只有每分钟几十转,冷却时每分钟只有10转甚至更低)。在这情况下,因油泵电机传递至液压油的升温大大减低。另外,这段时间内,液压油在油管内慢速流动或甚至不动,也有利减低磨擦,管径变化等所产生的升温。故此,此系统下的液压油较传统定量泵及变量泵系统,液压油的工作温度大大降低。据资料显示,若工作环境不超过40ºC,可以不用油冷却器,也就意味可以减除冷却水泵所产生的能耗。也因此减低立式注塑机对液压油量的需求,也可加长液压油的使用寿命。此种节能技术较原来的定量系统可节能高达至75%。
        3.2  发热系统
        传统的发热系统使用电阻式发热圈。原理是把发热圈套在料筒上,籍着电流通过电阻,产生热能。从而把热能经料筒表面传递至料筒内的塑料中。这样装置虽然效果不错,制作容易及成本低。但因为发热圈外露于空气,故加热同时,也有部份热能散失于空气中。虽有保温罩,但仍不能避免热能流失。
        新一代的发热装置改用电磁加热。电磁控制器利用变频原理来加热.将来自继电器的交流电整流变成直流电,再将直流电利用斩波(晶集管开关)转换成频率为20-30KHz的高频高压电.当高频高压电流流过线圈(耐高温电线)会产生高速变化的交变磁场,这磁场透过保温层作用在与线圈接触的料筒部分,使其内部产生无数的小涡流,即是高频电子碰撞.最后使料筒本身自行高速发热。
        传统发热圈因金属外壳与料筒表面接触,散热速度较快。但电磁感应发热圈则是整个料筒用保温棉包着,大大减少因热传递所引至的功率损耗。此外,减少了热传导损失和热量对空气的散失,提高了热效率.据资料显示,电磁加热较传统发热圈节能30%以上。
        此外,电磁加热也有以下优点:
        车间工作温度较低——因减少了对空气传导的热量,特别是夏天对车间的温度影响。
        温控较精确——传统发热圈从加热,传导至料筒内部,再经热电偶反馈至电脑。因部份热能在空气中散失,以及热传导的延迟。故发热圈所产生的温度变化未能即时到达料筒内部。但电磁发热则因热能产生在料筒内,加上隔温棉,故在温度控制上较传统的发热圈更准确。
        寿命较长——因本身温度低,不因高温引至发热圈老化问题.寿命长很多.故而减低成本及增加生产效率。
        提高操作安全——因与金属接触才产生热能,另外料筒表面加上一保温层。故表面温度一般不超过50度,避免因接触而引至烫伤。
        因这电磁加热装置是把料筒表面加保温层,对PVC,POM等热敏性材料,不能有效地散热。故这技术问题一直未能改善,加上仍未能效降低电磁波的影响,故仍未能使这装置全面普及。
        4.  节能测算口径统一,测算过程要准确由中国塑料机械工业协会和全国塑机行业专家委员会组织的塑料注射成型机能耗检测方法研讨会,于2009年7月2日至3日在宁波市海天公园举行。会议中通过对塑机行业第一部关于产品节能方面的标准——《塑料注射成型机能耗检测方法》,以及有关积极实施行业节能标准化具体措施。这是我国对立式注塑机在节能方面的第一个定出的标准及检测方法。
        在此标准中,定出对不同的注塑量,配合指定大小的模具进行生产。模具的形状,尺寸大小按立式注塑机大小有一定的规范要求。并要求在成品的外观不超出指定的公差变化。在这要求下,调整注塑工艺。待产品质量稳定后,进行能耗测试。从而得出该机的节能是否合符标准。根据标准制品每千克质量的耗电量,判定该产品的能耗等级。
        当标准制品每千克质量的耗电量低于0.55kW.h/kg(即节能等级不超过2)时,判定该产品的能耗指标符合节能产品认证的技术要求。虽这检测方法视乎生产时,注塑工艺占有很大的变数。
        5.  明确是对哪个核心部件推进产业化从上文可得知,产生能耗最主要来自于驱动系统。而全电机是众多节能产品中效果最好的一种。但因成本问题,以及性价比的考虑。全电机一直未能全面代替原来的液压系统。为达至节能效果理想,立式注塑机在驱动系统这部份由原来的定量泵,改至早年的变量泵,及至改为近年火红的,以伺服电机带动的伺服驱动油泵系统,也是原由于此。相信在一定的时间内,以伺服电机带动的伺服驱动油泵系统将会是国内立式注塑机技术的主要发展方向。如要打开海外市场,尤其是欧洲市场,则要先解决电磁波产生对其它辅件及人体的影响,始能进军海外。
        另外,发热部份也是一样。为了减低这部份所产生的能耗,近年来市场上也有电磁加热的发热装置。虽这设计有助减低能耗,但本身仍有电磁波问题仍未解决。另外,对某些热敏性塑料需要散热而非保温,这类产品现时仍未能解决相关问题。故此,在电磁加热技术上仍有很大的改进空间。
        因此,在传统液压系统配合伺服驱动系统和电磁加热装置,相信是未来一段时间内,行业内的主要节能技术方向。

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