注塑机变频节能

冯地纵

（深圳市珊星电脑有限公司，广东 深圳 518102）

随着中国成为世界制造工厂，电力短缺和电价昂贵的矛盾日益突出。企业要想在严酷的竞争中取胜，如何加强成本控制已成为企业亟待解决的问题。在大多数企业的成本结构中，注塑机电费是企业成本的重要组成部分，节电已成为企业生存和发展的根本要素，注塑机的变频改造将使注塑机能够减少大量能耗，节电效率可达 25%～60%，已成为众多企业降低运行成本、增强企业竞争力的重要手段。

1 注塑机的工作过程

注塑机注塑过程是一个循环的过程。一个完整的注塑过程是由合模、注射座前进、注射、保压、冷却、塑化、开模、顶出制品等程序组成的。在这个连续的过程中，各个阶段的所需要的压力和时间都是不同的，其中：合模过程需要略高压力，持续时间不长；注射过程需要高压力，持续时间非常短；保压过程则需较高压力，持续时间也不长；冷却、塑化过程只需低压力，而持续时间长，约占一个注塑周期的 40%～60%；开模及顶出制品过程所需压力略高，持续时间不长。

2 注塑机节能的可能性

注塑机除了在注射过程时需要高压力，其他阶段的负荷较轻，尤其是冷却过程，油泵基本处于卸载状态，且维持时间较长。传统的注塑机采用定量泵供油。而注塑过程的各个动作对速度、压力的要求不同，它是通过注塑机的比例阀采用溢流调节的方式将多余的油旁路流回油箱，在整个过程中，马达的转速不变，故供油量也是固定的，而由于执行动作是间隙性的，也并不可能是满负载的，因此压力油就有很大一部分被溢流回油箱，据实测约有50%。

3 变频节能原理

由于液压注塑机油泵在每个工艺过程中需要的液压流量不同，有Q＝nq（其Q为油泵流量，n为电动机转速，q为油泵的排量），因此可采用变频器控实时检测来自注塑机控制系统的比例压力和比例流量信号，适时调整各个工况动作所需的马达转速（即流量调节）。而在非动作状态时（主要是在冷却状态），让马达停止运行，对注塑机进行变频节能改造能够带来巨大的节能效果。变频器利用原有的流量与压力控制信号，它通过注塑机电脑提供同步工作讯号，利用变频原理改变马达转速来改变油泵的输出流量，在满足注塑机在各个工作阶段所需速度的前提下，降低液压系统回流，使原有定量泵成为节电型变量泵，节能效率高达25%～60%。

4 注塑机变频节能的问题和解决

4.1 生产效率降低

在注塑机上加装变频器后可实现高效节能。但是变频器通常通过采样注塑机电脑的流量和压力输出电流来调节电机的运行频率，当注塑机进行注射时，各工艺段的频繁切换致使主电机频繁的处于加减速进程中，电机加减速及油路的速度变化都有一定的响应时间，各工艺段切换的加速响应时间由电机的加速响应时间决定，一般为几百毫秒，而加装变频器前各工艺段切换的加速响应时间由流量阀响应时间决定，一般为几十毫秒，导致各工艺段切换的速度响应时间延长，使注塑机生产周期时间增加，生产效率降低。突加负载需要压力立即达到注射要求的压力，而转速的上升过程需要一定的加速时间。在这种情况下可能造成注射压力不够而无法满足精密注塑对压力动态响应速度的要求。

图1 注塑机专用变频器

图1是使用注塑机专用变频器的注塑机某一射胶工艺段切换时的速度响应图。变频器在注塑机生产周期射胶工艺段之间转换前给出一个电机加速的提前量，实现了电机的提前加速，从而消除在注塑机工艺段之间切换的速度响应时间延迟，有效地解决了注塑机安装变频器后生产周期延长、生产效率降低和压力不够的问题。

4.2 变频器对注塑机控制系统的干扰

在注塑机控制系统中，多采用微机或者PLC进行控制，由于变频器本身是高频干扰源，产生的传导和辐射干扰，往往导致控制系统工作异常，变频器对注塑机电脑的干扰往往是通过电源或变频器的模拟信号输入口传导进入，针对这些情况可采取以下措施，有效地解决这些问题的发生。

（1）对注塑机电脑电源的传导干扰。在变频器的输入输出端加装感抗滤波器，可有效抑制共模噪声对注塑机电脑电源的干扰。

（2）对注塑机电脑输入、输出信号的辐射干扰。①变频器采用良好的接地方式，可有效减少对注塑机电脑输入、输出信号的辐射干扰。②注塑机电脑使用金属外壳，良好接地具有屏蔽功能，能有效地阻止变频器产生辐射干扰。③注塑机电脑连接线采用屏蔽线，能有效地阻止变频器产生辐射干扰。

（3）对模拟信号的输入干扰。①良好的接地。电机等强电控制系统的地线必须通过接地汇流排可靠接地，微机控制板必须单独接地。将传感器、I/O接口屏蔽层与控制板的地相连。②采用感抗滤波方法。能有效地抑制变频器产生的共模噪声。③用屏蔽方法。使用屏蔽线，有效地抑制变频器对系统的辐射干扰。