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壓鑄機的節能改造——普傳PI9000系列變頻器應用
點擊次數：340 發布時間：2013-11-21
對于壓鑄制品行業來說，電耗是其生產成本構成的主要部分，而壓鑄機是制品廠的主要能耗設備之一，人稱電老虎。因而降低壓鑄機的能耗成為壓鑄行業降低成本，提高產品競爭力的有效途徑。
一、壓鑄行業簡述
目前絕大多數的壓鑄機都屬于液壓傳動壓鑄機，液壓傳動系統中的動力由電機帶動油泵提供。在壓鑄周期過程中的變化，壓鑄機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來調節不同工序所須的不同流量和壓力。并且當負荷變化比較大時，由于定量泵不可調節輸出功率，因此多余的能量只能消耗在擋板、油路泄漏、油溫的升高中，也加劇了各種閥的磨損、又造成油溫過高、
電機噪音過大、以及機械壽命縮短等現象。并且通常在設計電機的容量時比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。因此推廣變頻器在壓鑄機上的應用，對于減少能源浪費具有重要意義。
二、壓鑄機液壓系統原理概述
1、壓鑄機工作原理概述
全液壓式壓鑄機是一種典型的周期性工作制設備，在一個完整的工作周期（工序過程）大致可分為鎖模，給湯，押射，抽芯，開模，頂針，冷卻，蓄壓等幾個階段，各個階段都是通過油泵馬達泵出液壓油到各個油缸推動傳動機構完成一系列動作，各個階段需要不同的壓力和流量。對于液壓系統來說，每個階段對壓力、流量的要求各不一樣，而油泵馬達的功率是根據其運行過程中zui大負載配置的，而壓鑄機一個工作周期中只有高壓鎖模和押射工作階段負載較大，其他工作階段一般較小，在冷卻過程的負載幾乎為零。對于油泵馬達而言，壓鑄機過程是出于變化的負載狀態，在定量泵的液壓系統中，油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，而工作所需壓力和流量大小是靠壓力比例閥和流量比例閥來調節的，通過調整壓力或流量比例閥的開度來控制壓力或流量大小。多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓截流，由它造成的能量損失一般在50%左右。
2、壓鑄機節能改造原理概述
由壓鑄機工作原理得知，高壓截流是油泵馬達耗能的浪費之處。我公司生產的壓鑄機電流矢量變頻器利用這一特點，根據壓鑄機生產工藝的需求，采用變頻器調節油泵馬達的轉速，根據壓鑄機工作時所需的壓力或流量參數及壓鑄機的動作反饋信號同步控制壓鑄機的比例流量閥、比例壓力閥實現壓力和流量的自動調節，其效果相當于將定量泵改造成變量泵，使通過溢流閥的回流流量降到zui低，油泵輸出與整機運行所需壓力和流量相匹配，而且無高壓溢流能量損失。變頻器通過反饋信號跟蹤各個工作階段的壓力和流量變化，并自動調節油泵電機的轉速。這樣，油泵電機的電耗將跟隨輸出負載的變化而變化，從而可zui大限度的節電，即經濟又實用。很多工廠通過改造，已取得了顯著的經濟效益。
3、壓鑄機的電能消耗
壓鑄機的電能消耗主要表現在以下幾個部分：
1）液壓系統油泵的電能消耗
2）加熱器的電能消耗
3）循環冷卻水泵的電能消耗
在壓鑄車間內，一般多臺壓鑄機共用一臺冷卻水泵，其中液壓油泵電機的用電量占整個壓鑄機用電量的80%以上，所以降低其耗電量是
壓鑄機節能的關鍵。
三、壓鑄工藝說明
壓鑄機合模和脫模，開模系統所需油壓較低，且時間較短；而注射，保壓，冷卻系統所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作周期的40%~60%。每個階段時間的長短與加工工件有關；間歇期長短也與加工工件的情況有關，有時可以不要間歇期。如果注射的螺桿用
液油馬達驅動，注射時的系統油壓會高一些。壓鑄機加工工件的重量，從數十克到數萬克不等。因此，壓鑄機就有中小型和大型之分，
加工數十克的小工件和加工數千克的大工件一個周期的時間也是不相同的，就是對同一臺壓鑄機，加工工件的原料不同，各段工藝流程
中所需的壓力和時間也是需要改變的。
四、節能效益預估
1、評估依據：
電機使用效率預估70%，電機節電率預估35%-45%，改造總功率22KW×5臺=110KW；電費單價0.7元/度，每天工作24小時，每月工
作30天，每年工作12 個月，開機率85%。
理想節電率={1-（30/50）3}*100%=（1-0.216）*100%=78.4%
據我們估計保守節電率應該在45%左右。
2、效益評估：
每天節約電量=電機功率×電機使用效率×節電率×24 小時×開機率=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度
每月節約電費=628.3×30×0.7=13194.7元
每年節約電費=13194.7×12=158336.4元
3、投資總成本：
投資總成本=電機功率×1.2 倍×單價=110KW×1.2×1000 元/KW=132000元
4、投資回收期：
投資回收期=投資成本÷月節省電費=132000元÷13194.7元=10月
五、設備選型及日常維護
選用普傳PI9000系列高性能電流矢量變頻器，根據壓鑄機主油泵電機的功率匹配同功率的即可。
變頻器內部核心器件均采用進口元件，保證變頻器的質量及在正常使用情況下的使用壽命。
1、變頻器散熱風扇及柜體的散熱風扇平均壽命為2 年，請注意日常清潔、防止積塵堵塞。
2、變頻器濾波電解電容正常使用情況下壽命為3—5 年，請注意到期更換。
3、安裝地點要盡量遠離潮濕、粉塵，嚴禁有金屬粉塵。
六、改造后效果
高節電率：改造后，使定量泵變為節能型變量泵，壓鑄機液壓系統與整機運行所需功率基本匹配，無高壓節流、溢流能量損失，節電率可達20%～60%。
率：改造前功率因數一般為0.5～0.8，改造后可達0.96 以上，故能顯著提高電網功率因數，降低無功電流，從而降低線路損耗。對供電設備而言，則起到了增容的作用。
高可靠性：保留壓鑄機原有控制方式及油路不變做備用，出現故障及時報警，具有過壓、過流、過載、過熱、欠壓及對地短路等多種保護，還可有效地保護油泵電機。采用市電/節能運行控制方式，一旦故障時不影響生產。
延長機械壽命、改善環境：軟起動減輕開機鎖模震動，延長設備和模具的使用壽命、減輕噪音。改善工作環境，系統發熱明顯減少， 油溫穩定，冷卻用水量可節省30%以上。延長密封組件的使用壽命，降低停機維修機會，節省大量維護費用。
七、結論
節電就是創造效益，整個用電系統節電改造后達到一次投資，長期受益。這項節電改造在減少電費的同時，也為壓鑄機提供優良的安
全保護作用，將有利于保護電機、電子元件、開關元件等設備的使用壽命，還可起到電機軟啟動的作用，減少設備投資成本、維護成
本，提高企業生產效率，增創企業效益。提升企業產品市場競爭力。