注塑機變頻器使用意義

1、從注塑機的工作過程來看

注塑機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，在注塑機工作過程中，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和油泵的磨損，造成油溫升高，電機噪聲過大。

2、從注塑機的設計角度來看

從注塑機的設計看，通常在設計時油泵都要留有余量，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時就往上靠，存在嚴重的"大馬拉小車"現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。

因此，對定量泵的注塑機進行變頻調(diào)速改造，節(jié)約電能，提高經(jīng)濟效率具有重要的意義。

1、節(jié)電率高:一般情況下，節(jié)電率可達25~60%;

2、減輕開鎖模震動，延長了模具的使用壽命;

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

4、運行穩(wěn)定，可以提高塑膠制品的品質(zhì);

5、軟啟動，延長了電機的使用壽命;

6、調(diào)速方便:注塑機變頻器的無級調(diào)速功能，就決定了加裝注塑機專用型變頻器之后，只需要利用注塑機專用型變頻器上的電位器，或者是外接的電位器，就可以對注塑機的運行速度根據(jù)需要隨時進行調(diào)節(jié)，直到滿意為止。從這一點上，就可以看出，加裝注塑機專用型變頻器具有調(diào)速方便的優(yōu)勢;

7、節(jié)能:注塑機節(jié)能效果主要與注塑工藝過程相關，很難做出一個準確的計算。根據(jù)權威統(tǒng)計數(shù)據(jù):一般來講，加裝注塑機專用型變頻器之后，一個油泵電機的注塑機節(jié)能率在20%~50%之間，多個油泵電機的注塑機節(jié)能率在15%~30%之間;

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

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

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

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

2、要有備用系統(tǒng):注塑機安裝注塑機專用型變頻器之后，應該有的工頻起動回路作為備用，這樣一旦注塑機專用型變頻器有故障，還能用工頻起動油泵電機繼續(xù)運行，以減少因注塑機專用型變頻器發(fā)生故障帶來的經(jīng)濟損失。

3、注塑機變頻器信號提取點:取雙比例閥的流量信號(0~1A)，經(jīng)變換為4~20m的信號送到變頻器的相應端口上。流量信號取相對值較大的作為控制信號，以擴大調(diào)節(jié)范圍。壓力信號相對值變化較小，對變頻器頻率的調(diào)節(jié)范圍小一點。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"功能來調(diào)整。

4、調(diào)試前注意事項:安裝注塑機專用型變頻器比較簡單，但在改造前應詳細了解注塑機工況，熟悉注塑機工藝流程，調(diào)試時應注意以下事項:仔細觀察注塑機工頻運行是否正常，油泵馬達是否經(jīng)常處于過載狀態(tài);根據(jù)注塑機的模具及注塑工藝觀察注塑機節(jié)電改造的潛能;控制信號線路注意正負極性不要接反;信號線與主回路線要分開布線等。

5、注塑機型變頻器對數(shù)字儀表的干擾:注塑機上廣泛使用是交-直-交變頻器，其輸出電流中含有諧波成分，可能會對注塑機產(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線平行或捆綁在一起;變頻器安裝在注塑機內(nèi)部時，特別要關注通風散熱。

由于注塑機工藝的特殊性，在安裝注塑機專用型變頻器的過程中，會遇到各種故障，以下為在安裝注塑機變頻的過程中常遇到的問題及處理方法。

1、注塑機變頻器頻率無變化:由于變頻器采用注塑機閥控電流信號進行調(diào)速，變頻器運行后出現(xiàn)頻率顯示為0.0(有的變頻器顯示為0)現(xiàn)象，其主要原因為信號極性接反;信號取錯;信號接線端口與參數(shù)設定不符;注塑機輔助電源故障等，出現(xiàn)這種故障應先查明注塑機閥控制的類別是電流信號、電壓信號還是脈沖控制信號(部分機型)，及信號正負極性是否與變頻器控制端子對應。

2、油泵噪音大:注塑機專用型變頻器運行后有些注塑機會發(fā)出異常的噪音，這時應判斷噪聲源在何處，是來自電機還是油泵，若為油泵的噪音則可能原因有:注塑機液壓油過少，有空氣吸入;注塑機濾油器或油路阻塞;注塑機油泵葉片磨損較嚴重;遇到以情況應先檢查注塑機油泵，排除故障后方可運行，另外當注塑處于低速高壓工作狀態(tài)時，也會出現(xiàn)油泵噪音異常情況，這時適當提高速度信號。

3、干擾問題:

在注塑機、電梯等的控制系統(tǒng)中，多采用微機或者PLC進行控制，在系統(tǒng)設計或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題。由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導和輻射干擾，往往導致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。

1)良好的接地。電機等強電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機控制板的屏蔽地，最好單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合，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Ц蓴_。另外在輻射干擾嚴重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通機站時，可以對微機控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進行屏蔽處理。

3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導干擾，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。在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因為輸出導線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。

4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設計過程中，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。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實現(xiàn)遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重，需要實現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴藴实腄C/DC模塊，或者采用V/F轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設定輸入的方法。

4、注塑機變頻器本身抗干擾問題:

當注塑機變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場合，變頻器本身容易因為干擾而出現(xiàn)保護。建議采用如下措施:

1)在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容，構成LC濾波網(wǎng)絡;

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，可以采用單獨的變壓器;

4)在采用外部開關量控制端子控制時，連接線路較長時，建議采用屏蔽電纜。當控制線路與主回路電源均在地溝中埋設時，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，防止變頻器的誤動作;

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

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源問題越來越成為了發(fā)展的瓶頸。近期國家也將節(jié)能降耗作為一項非常重要的工作來抓，節(jié)能成為當前熱門的話題。特別是一些能耗比較大的行業(yè)如注塑機、空壓機等行業(yè)，成為了節(jié)能事業(yè)關注的焦點。

目前我國正在應用的及新生產(chǎn)的絕大多數(shù)的注塑機都屬于液壓傳動注塑機。液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機帶動油泵提供，液壓油泵為容積式油泵，其供油量與油泵的轉(zhuǎn)速成正比，當油泵馬達以50 Hz恒速運轉(zhuǎn)時，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)過程有下面幾個環(huán)節(jié):鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模。注塑機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。當工作所需流量較小時，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，大量的能量通過油的溫升消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，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)，造成能量的進一步浪費。合理的使注塑機利用能源是一個值得關注的技術問題。

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

1)全電動模式用伺服電機作為驅(qū)動方式，傳動結(jié)構采用滾動絲桿及同步皮帶。此模式節(jié)能效果明顯、加工精度高，但成本高，多應用在對工件精度要求高的場合。

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

3)變頻器定量泵方式用變頻器控制油泵馬達轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量及壓力，在規(guī)定的時間內(nèi)泵的出油量剛好滿足各個動作環(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。利用注塑機本身的比例流量閥的電流信號來控制變頻器，使得變頻器自動跟蹤注塑機的工作狀態(tài)、工作壓力及流量。即通過變頻器準確地調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，使油泵的實際供油量滿足注塑機需要的工作流量，既滿足生產(chǎn)需要，又達到節(jié)能目的。節(jié)能效果與所加工工件的周期相關，通常油泵馬達的節(jié)電效果為25%~65%。存在的問題是，系統(tǒng)響應速度慢、過載能力弱、低頻時壓力不穩(wěn)定等。

變頻器從原理上來講具有較好的節(jié)能效果，但是目前行業(yè)應用過程中卻存在很多問題。注塑機行業(yè)變頻器使用之初因為國外變頻器成本過高，所以大量使用了國產(chǎn)變頻器。而前期國內(nèi)變頻器性能及可靠性普遍較差，使得注塑機行業(yè)出現(xiàn)了配套廠家對配變頻器失去信心，而客戶端因為對變頻器了解不夠，聽信一些廠家片面宣傳節(jié)能的說法，沒有意識到變頻器改造后帶來的加工周期延長、設備經(jīng)常保護等問題，造成行業(yè)糾紛較多。目前大的用戶如長虹、海爾、富士康等均選用性價比好的變頻器，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、減速過程，導致注塑過程經(jīng)常處于加、減速的過程中，注塑產(chǎn)品對工藝過程比較敏感，往往在加速過程中會使產(chǎn)品產(chǎn)生嚴重缺陷

所以要求加速過程要非?？?，即要求變頻器動態(tài)響應非常快，否則會造成成品率下降的情況。

2)變頻器控制的注塑機產(chǎn)品周期會有所加長，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行業(yè)的技術瓶頸。因此要求變頻器有很好的動態(tài)響應特性。

3)注塑機在合模時需要很大的壓力，采用變頻器控制時經(jīng)常會出現(xiàn)過流情況，所以要求變頻器有強的過載能力。

4)變頻器作為一個干擾源經(jīng)常對注塑機的溫度板、動作順序會有一定程度的干擾，所以要求變頻器一定要作抗干擾處理。

注塑機節(jié)能器，又稱為注塑機變頻器，它有以下特點:

■隨機調(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)，可直接與流量信號和壓力信號相連接

■20個注塑機專家參數(shù)設定

■提供控制電壓與輸出頻率之間的曲線設定，更加適用于注塑機工作特性，可與各種注塑機中使用的油泵馬達進行最佳的匹配，保持高效節(jié)能運行