注塑機(jī)變頻器

1、從注塑機(jī)的工作過(guò)程來(lái)看

注塑機(jī)上使用最廣泛的一種油泵是定量泵，它的供油量是恒定的。但是，在注塑機(jī)工作過(guò)程中，所需要的流量和壓力是不斷變化的。定量泵改變壓力和流量，就是靠流量比例閥和壓力閥來(lái)調(diào)節(jié)的，多余的油量經(jīng)溢流閥流回油箱。這種狀況，一方面是加劇了閥門(mén)和油泵的磨損，造成油溫升高，電機(jī)噪聲過(guò)大。

2、從注塑機(jī)的設(shè)計(jì)角度來(lái)看

從注塑機(jī)的設(shè)計(jì)看，通常在設(shè)計(jì)時(shí)油泵都要留有余量，一般考慮10%~15%，但油泵的系列是有限的，往往選不到合適的油泵型號(hào)時(shí)就往上靠，存在嚴(yán)重的"大馬拉小車"現(xiàn)象，造成電能的大量浪費(fèi)。

因此，對(duì)定量泵的注塑機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效率具有重要的意義。

由于注塑機(jī)工藝的特殊性，在安裝注塑機(jī)專用型變頻器的過(guò)程中，會(huì)遇到各種故障，以下為在安裝注塑機(jī)變頻的過(guò)程中常遇到的問(wèn)題及處理方法。

1、注塑機(jī)變頻器頻率無(wú)變化:由于變頻器采用注塑機(jī)閥控電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)速，變頻器運(yùn)行后出現(xiàn)頻率顯示為0.0(有的變頻器顯示為0)現(xiàn)象，其主要原因?yàn)樾盘?hào)極性接反;信號(hào)取錯(cuò);信號(hào)接線端口與參數(shù)設(shè)定不符;注塑機(jī)輔助電源故障等，出現(xiàn)這種故障應(yīng)先查明注塑機(jī)閥控制的類別是電流信號(hào)、電壓信號(hào)還是脈沖控制信號(hào)(部分機(jī)型)，及信號(hào)正負(fù)極性是否與變頻器控制端子對(duì)應(yīng)。

2、油泵噪音大:注塑機(jī)專用型變頻器運(yùn)行后有些注塑機(jī)會(huì)發(fā)出異常的噪音，這時(shí)應(yīng)判斷噪聲源在何處，是來(lái)自電機(jī)還是油泵，若為油泵的噪音則可能原因有:注塑機(jī)液壓油過(guò)少，有空氣吸入;注塑機(jī)濾油器或油路阻塞;注塑機(jī)油泵葉片磨損較嚴(yán)重;遇到以情況應(yīng)先檢查注塑機(jī)油泵，排除故障后方可運(yùn)行，另外當(dāng)注塑處于低速高壓工作狀態(tài)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)油泵噪音異常情況，這時(shí)適當(dāng)提高速度信號(hào)。

3、干擾問(wèn)題:

在注塑機(jī)、電梯等的控制系統(tǒng)中，多采用微機(jī)或者PLC進(jìn)行控制，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過(guò)程中，一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。

1)良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過(guò)接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，最好單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連。

2)給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，成本低?？梢杂行б种苽鲗?dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，如周圍存在GSM、或者小靈通機(jī)站時(shí)，可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。

3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過(guò)100m的場(chǎng)合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。

4)對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開(kāi)關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊，或者采用V/F轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

4、注塑機(jī)變頻器本身抗干擾問(wèn)題:

當(dāng)注塑機(jī)變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場(chǎng)合，變頻器本身容易因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)。建議采用如下措施:

1)在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容，構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡(luò);

2)變頻器的電源線直接從變壓器側(cè)供電;

3)在條件許可的情況下，可以采用單獨(dú)的變壓器;

4)在采用外部開(kāi)關(guān)量控制端子控制時(shí)，連接線路較長(zhǎng)時(shí)，建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線路與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時(shí)，除控制線必須采用屏蔽電纜外，主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器的誤動(dòng)作;

5)在采用外部模擬量控制端子控制時(shí)，如果連接線路在1M以內(nèi)，采用屏蔽電纜連接，并實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可;如果線路較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過(guò)V/F轉(zhuǎn)換，采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。

1、節(jié)電率高:一般情況下，節(jié)電率可達(dá)25~60%;

2、減輕開(kāi)鎖模震動(dòng)，延長(zhǎng)了模具的使用壽命;

3、系統(tǒng)發(fā)熱量明顯減小，油溫穩(wěn)定，延長(zhǎng)了液壓系統(tǒng)的使用壽命;

4、運(yùn)行穩(wěn)定，可以提高塑膠制品的品質(zhì);

5、軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命;

6、調(diào)速方便:注塑機(jī)變頻器的無(wú)級(jí)調(diào)速功能，就決定了加裝注塑機(jī)專用型變頻器之后，只需要利用注塑機(jī)專用型變頻器上的電位器，或者是外接的電位器，就可以對(duì)注塑機(jī)的運(yùn)行速度根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿意為止。從這一點(diǎn)上，就可以看出，加裝注塑機(jī)專用型變頻器具有調(diào)速方便的優(yōu)勢(shì);

7、節(jié)能:注塑機(jī)節(jié)能效果主要與注塑工藝過(guò)程相關(guān)，很難做出一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)算。根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):一般來(lái)講，加裝注塑機(jī)專用型變頻器之后，一個(gè)油泵電機(jī)的注塑機(jī)節(jié)能率在20%~50%之間，多個(gè)油泵電機(jī)的注塑機(jī)節(jié)能率在15%~30%之間;

8、適用范圍廣:無(wú)論是小型、中型，還是大型注塑機(jī)，其工作原理及工作過(guò)程都是一樣的，因此，都可以加裝注塑機(jī)專用型變頻器;

9、增加產(chǎn)品賣點(diǎn):效益、環(huán)保是客戶永恒的追求。加裝注塑機(jī)專用型變頻器的注塑機(jī)，不僅減少了電機(jī)啟停對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低了對(duì)電源的污染，起到了環(huán)保的作用，同時(shí)，加裝注塑機(jī)專用型變頻器，還可以達(dá)到提高工作效率，節(jié)約的效果。這對(duì)廠商來(lái)講，無(wú)疑是一個(gè)非常棒的賣點(diǎn);

10、間接效果:加裝了注塑機(jī)專用型變頻器之后，可以降低油泵的運(yùn)行速度，進(jìn)而降低減少了油泵的機(jī)械磨損，延長(zhǎng)了油泵的使用壽命。因此，間接的經(jīng)濟(jì)效益也不可小視。

1、注塑機(jī)變頻器的選型:注塑機(jī)的負(fù)載性質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩類，機(jī)械特性較硬，動(dòng)態(tài)特性要求較高，所以應(yīng)選用注塑機(jī)專用變頻器。注塑機(jī)專用變頻器是在通用變頻器的基礎(chǔ)上增加了0~1A信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高了使用性能?？紤]到注塑工藝各階段的時(shí)間有一定要求，變頻器的加速和減速時(shí)間要短，一般為1秒，所以變頻器的容量就要適當(dāng)加大。

2、要有備用系統(tǒng):注塑機(jī)安裝注塑機(jī)專用型變頻器之后，應(yīng)該有的工頻起動(dòng)回路作為備用，這樣一旦注塑機(jī)專用型變頻器有故障，還能用工頻起動(dòng)油泵電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，以減少因注塑機(jī)專用型變頻器發(fā)生故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

3、注塑機(jī)變頻器信號(hào)提取點(diǎn):取雙比例閥的流量信號(hào)(0~1A)，經(jīng)變換為4~20m的信號(hào)送到變頻器的相應(yīng)端口上。流量信號(hào)取相對(duì)值較大的作為控制信號(hào)，以擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍。壓力信號(hào)相對(duì)值變化較小，對(duì)變頻器頻率的調(diào)節(jié)范圍小一點(diǎn)。如果變頻器的調(diào)節(jié)范圍不能滿足成形工藝的需要，可用變頻器的"頻率增益"功能來(lái)調(diào)整。

4、調(diào)試前注意事項(xiàng):安裝注塑機(jī)專用型變頻器比較簡(jiǎn)單，但在改造前應(yīng)詳細(xì)了解注塑機(jī)工況，熟悉注塑機(jī)工藝流程，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):仔細(xì)觀察注塑機(jī)工頻運(yùn)行是否正常，油泵馬達(dá)是否經(jīng)常處于過(guò)載狀態(tài);根據(jù)注塑機(jī)的模具及注塑工藝觀察注塑機(jī)節(jié)電改造的潛能;控制信號(hào)線路注意正負(fù)極性不要接反;信號(hào)線與主回路線要分開(kāi)布線等。

5、注塑機(jī)型變頻器對(duì)數(shù)字儀表的干擾:注塑機(jī)上廣泛使用是交-直-交變頻器，其輸出電流中含有諧波成分，可能會(huì)對(duì)注塑機(jī)產(chǎn)生干擾，最易受干擾的是溫度控制儀表，因此，安裝變頻器應(yīng)做好抗干擾措施。變頻器需加裝輸入和輸出電抗器或高頻磁環(huán)等;引入變頻器的控制線要作屏蔽處理;機(jī)殼要可靠接地;不要使變頻器的輸入輸出電纜與變頻器的控制信號(hào)線平行或捆綁在一起;變頻器安裝在注塑機(jī)內(nèi)部時(shí)，特別要關(guān)注通風(fēng)散熱。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源問(wèn)題越來(lái)越成為了發(fā)展的瓶頸。近期國(guó)家也將節(jié)能降耗作為一項(xiàng)非常重要的工作來(lái)抓，節(jié)能成為當(dāng)前熱門(mén)的話題。特別是一些能耗比較大的行業(yè)如注塑機(jī)、空壓機(jī)等行業(yè)，成為了節(jié)能事業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前我國(guó)正在應(yīng)用的及新生產(chǎn)的絕大多數(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，液壓油泵為容積式油泵，其供油量與油泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)油泵馬達(dá)以50 Hz恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油泵的供油量是不變的，所以稱為定量泵。

一般塑件的生產(chǎn)過(guò)程有下面幾個(gè)環(huán)節(jié):鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開(kāi)模。注塑機(jī)在不同工序下需要的流量和壓力不同，須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所需的流量和壓力。當(dāng)工作所需流量較小時(shí)，油泵供油量大于執(zhí)行元件所需的油量，多余的處于高壓狀態(tài)下的液壓油全部經(jīng)溢流閥回流，大量的能量通過(guò)油的溫升消耗掉。這樣既加劇了各種閥門(mén)的磨損，又造成油溫過(guò)高，而且為了降低油溫，往往還需要配額外的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，造成能量的進(jìn)一步浪費(fèi)。合理的使注塑機(jī)利用能源是一個(gè)值得關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。

注塑機(jī)行業(yè)的節(jié)能方式通常有四種:全電動(dòng)模式、伺服模式、比例變量泵及變頻定量泵模式。

1)全電動(dòng)模式用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)方式，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用滾動(dòng)絲桿及同步皮帶。此模式節(jié)能效果明顯、加工精度高，但成本高，多應(yīng)用在對(duì)工件精度要求高的場(chǎng)合。

2)比例變量泵方式比例流量閥及比例壓力閥可按照負(fù)載變化情況，調(diào)節(jié)比例變量泵的斜盤(pán)傾角，向系統(tǒng)輸出精確的壓力及流量，避免能量的浪費(fèi)。這種方式存在的問(wèn)題是起動(dòng)用Y-△模式，起動(dòng)沖擊電流大。另外節(jié)能效果弱于全電動(dòng)及變頻定量泵，而且泵易磨損，維護(hù)成本高。

3)變頻器定量泵方式用變頻器控制油泵馬達(dá)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量及壓力，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)泵的出油量剛好滿足各個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)的流量及壓力需要，可以將溢流量控制在最小狀態(tài)，從而節(jié)約能源。利用注塑機(jī)本身的比例流量閥的電流信號(hào)來(lái)控制變頻器，使得變頻器自動(dòng)跟蹤注塑機(jī)的工作狀態(tài)、工作壓力及流量。即通過(guò)變頻器準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，使油泵的實(shí)際供油量滿足注塑機(jī)需要的工作流量，既滿足生產(chǎn)需要，又達(dá)到節(jié)能目的。節(jié)能效果與所加工工件的周期相關(guān)，通常油泵馬達(dá)的節(jié)電效果為25%~65%。存在的問(wèn)題是，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、過(guò)載能力弱、低頻時(shí)壓力不穩(wěn)定等。

變頻器從原理上來(lái)講具有較好的節(jié)能效果，但是目前行業(yè)應(yīng)用過(guò)程中卻存在很多問(wèn)題。注塑機(jī)行業(yè)變頻器使用之初因?yàn)閲?guó)外變頻器成本過(guò)高，所以大量使用了國(guó)產(chǎn)變頻器。而前期國(guó)內(nèi)變頻器性能及可靠性普遍較差，使得注塑機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了配套廠家對(duì)配變頻器失去信心，而客戶端因?yàn)閷?duì)變頻器了解不夠，聽(tīng)信一些廠家片面宣傳節(jié)能的說(shuō)法，沒(méi)有意識(shí)到變頻器改造后帶來(lái)的加工周期延長(zhǎng)、設(shè)備經(jīng)常保護(hù)等問(wèn)題，造成行業(yè)糾紛較多。目前大的用戶如長(zhǎng)虹、海爾、富士康等均選用性價(jià)比好的變頻器，而一些中小客戶出于成本的考慮，還在繼續(xù)使用一些性能較差的品牌。

1)由于變頻器存在加、減速過(guò)程，導(dǎo)致注塑過(guò)程經(jīng)常處于加、減速的過(guò)程中，注塑產(chǎn)品對(duì)工藝過(guò)程比較敏感，往往在加速過(guò)程中會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷

所以要求加速過(guò)程要非?？?，即要求變頻器動(dòng)態(tài)響應(yīng)非?？欤駝t會(huì)造成成品率下降的情況。

2)變頻器控制的注塑機(jī)產(chǎn)品周期會(huì)有所加長(zhǎng)，使得產(chǎn)能下降。這是目前很多變頻器特別是V/f 控制變頻器在注塑機(jī)行業(yè)的技術(shù)瓶頸。因此要求變頻器有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

3)注塑機(jī)在合模時(shí)需要很大的壓力，采用變頻器控制時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)流情況，所以要求變頻器有強(qiáng)的過(guò)載能力。

4)變頻器作為一個(gè)干擾源經(jīng)常對(duì)注塑機(jī)的溫度板、動(dòng)作順序會(huì)有一定程度的干擾，所以要求變頻器一定要作抗干擾處理。

注塑機(jī)節(jié)能器，又稱為注塑機(jī)變頻器，它有以下特點(diǎn):

■隨機(jī)調(diào)制、異步調(diào)制、同步調(diào)制三種PWM調(diào)制方式可在線任意選擇

■內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器和輸出24V電源

■1路電壓為5V的模擬輸入口

■2路幅值小于12V光電隔離的PWM脈沖輸入口1~10KHz(上、下限可選)

■2路電流/電壓光電隔離模擬輸入口(0~1A或0~10V)，可直接與流量信號(hào)和壓力信號(hào)相連接

■20個(gè)注塑機(jī)專家參數(shù)設(shè)定

■提供控制電壓與輸出頻率之間的曲線設(shè)定，更加適用于注塑機(jī)工作特性，可與各種注塑機(jī)中使用的油泵馬達(dá)進(jìn)行最佳的匹配，保持高效節(jié)能運(yùn)行