普傳PI9000系列變頻器用于壓鑄機(jī)的節(jié)能改造

前言

對(duì)于壓鑄制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本構(gòu)成的主要部分，而壓鑄機(jī)是制品廠的主要能耗設(shè)備之一，人稱電老虎。因而降低壓鑄機(jī)的

能耗成為壓鑄行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

一、壓鑄行業(yè)簡(jiǎn)述

目前絕大多數(shù)的壓鑄機(jī)都屬于液壓傳動(dòng)壓鑄機(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。在壓鑄周期過程中的變化，壓鑄機(jī)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(diào)節(jié)不同工序所須的不同流量和壓力。并且當(dāng)負(fù)荷變化比較大時(shí)，由于

定量泵不可調(diào)節(jié)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(jī)噪音過大、以及機(jī)械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計(jì)電機(jī)的容量時(shí)比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能

的大量浪費(fèi)。因此推廣變頻器在壓鑄機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)于減少能源浪費(fèi)具有重要意義。

二、壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)原理概述

1、壓鑄機(jī)工作原理概述
全液壓式壓鑄機(jī)是一種典型的周期性工作制設(shè)備，在一個(gè)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(gè)階段，各個(gè)階段都是通過油泵馬達(dá)泵出液壓油到各個(gè)油缸推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成一系列動(dòng)作，各個(gè)階段需要不同的壓力和

流量。對(duì)于液壓系統(tǒng)來說，每個(gè)階段對(duì)壓力、流量的要求各不一樣，而油泵馬達(dá)的功率是根據(jù)其運(yùn)行過程中zui大負(fù)載配置的，而壓鑄機(jī)

一個(gè)工作周期中只有高壓鎖模和押射工作階段負(fù)載較大，其他工作階段一般較小，在冷卻過程的負(fù)載幾乎為零。對(duì)于油泵馬達(dá)而言，壓

鑄機(jī)過程是出于變化的負(fù)載狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)的，通過調(diào)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(jī)節(jié)能改造原理概述
由壓鑄機(jī)工作原理得知，高壓截流是油泵馬達(dá)耗能的浪費(fèi)之處。我公司生產(chǎn)的壓鑄機(jī)電流矢量變頻器利用這一特點(diǎn)，根據(jù)壓鑄機(jī)生

產(chǎn)工藝的需求，采用變頻器調(diào)節(jié)油泵馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)壓鑄機(jī)工作時(shí)所需的壓力或流量參數(shù)及壓鑄機(jī)的動(dòng)作反饋信號(hào)同步控制壓鑄機(jī)的

比例流量閥、比例壓力閥實(shí)現(xiàn)壓力和流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，其效果相當(dāng)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(jī)運(yùn)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(hào)跟蹤各個(gè)工作階段的壓力和流量變化，并自動(dòng)

調(diào)節(jié)油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣，油泵電機(jī)的電耗將跟隨輸出負(fù)載的變化而變化，從而可zui大限度的節(jié)電，即經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。很多工廠通過改

造，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
3、壓鑄機(jī)的電能消耗
壓鑄機(jī)的電能消耗主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)部分：
1）液壓系統(tǒng)油泵的電能消耗
2）加熱器的電能消耗
3）循環(huán)冷卻水泵的電能消耗
在壓鑄車間內(nèi)，一般多臺(tái)壓鑄機(jī)共用一臺(tái)冷卻水泵，其中液壓油泵電機(jī)的用電量占整個(gè)壓鑄機(jī)用電量的80%以上，所以降低其耗電量是

壓鑄機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵。
三、壓鑄工藝說明
壓鑄機(jī)合模和脫模，開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時(shí)間較短；而注射，保壓，冷卻系統(tǒng)所需油壓較高，且時(shí)間較長(zhǎng)，一般為一個(gè)工作周期

的40%~60%。每個(gè)階段時(shí)間的長(zhǎng)短與加工工件有關(guān)；間歇期長(zhǎng)短也與加工工件的情況有關(guān)，有時(shí)可以不要間歇期。如果注射的螺桿用
液油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，注射時(shí)的系統(tǒng)油壓會(huì)高一些。壓鑄機(jī)加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬克不等。因此，壓鑄機(jī)就有中小型和大型之分，

加工數(shù)十克的小工件和加工數(shù)千克的大工件一個(gè)周期的時(shí)間也是不相同的，就是對(duì)同一臺(tái)壓鑄機(jī)，加工工件的原料不同，各段工藝流程

中所需的壓力和時(shí)間也是需要改變的。
四、節(jié)能效益預(yù)估
1、評(píng)估依據(jù)：
電機(jī)使用效率預(yù)估70%，電機(jī)節(jié)電率預(yù)估35%-45%，改造總功率22KW×5臺(tái)=110KW；電費(fèi)單價(jià)0.7元/度，每天工作24小時(shí)，每月工

作30天，每年工作12 個(gè)月，開機(jī)率85%。
理想節(jié)電率={1-（30/50）3}*100%=（1-0.216）*100%=78.4%
據(jù)我們估計(jì)保守節(jié)電率應(yīng)該在45%左右。
2、效益評(píng)估：
每天節(jié)約電量=電機(jī)功率×電機(jī)使用效率×節(jié)電率×24 小時(shí)×開機(jī)率=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度
每月節(jié)約電費(fèi)=628.3×30×0.7=13194.7元
每年節(jié)約電費(fèi)=13194.7×12=158336.4元
3、投資總成本：
投資總成本=電機(jī)功率×1.2 倍×單價(jià)=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(jié)省電費(fèi)=132000元÷13194.7元=10月
五、設(shè)備選型及日常維護(hù)
選用普傳PI9000系列高性能電流矢量變頻器，根據(jù)壓鑄機(jī)主油泵電機(jī)的功率匹配同功率的即可。
變頻器內(nèi)部核心器件均采用進(jìn)口元件，保證變頻器的質(zhì)量及在正常使用情況下的使用壽命。
1、變頻器散熱風(fēng)扇及柜體的散熱風(fēng)扇平均壽命為2 年，請(qǐng)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(qǐng)注意到期更換。
3、安裝地點(diǎn)要盡量遠(yuǎn)離潮濕、粉塵，嚴(yán)禁有金屬粉塵。
六、改造后效果
高節(jié)電率：改造后，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)與整機(jī)運(yùn)行所需功率基本匹配，無高壓節(jié)流、溢流能量損失，節(jié)電

率可達(dá)20%～60%。
率：改造前功率因數(shù)一般為0.5～0.8，改造后可達(dá)0.96 以上，故能顯著提高電網(wǎng)功
率因數(shù)，降低無功電流，從而降低線路損耗。對(duì)供電設(shè)備而言，則起到了增容的作用。
高可靠性：保留壓鑄機(jī)原有控制方式及油路不變做備用，出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，具有過壓、過流、過載、過熱、欠壓及對(duì)地短路等多種

保護(hù)，還可有效地保護(hù)油泵電機(jī)。采用市電/節(jié)能運(yùn)行控制方式，一旦故障時(shí)不影響生產(chǎn)。
延長(zhǎng)機(jī)械壽命、改善環(huán)境：軟起動(dòng)減輕開機(jī)鎖模震動(dòng)，延長(zhǎng)設(shè)備和模具的使用壽命、減輕噪音。改善工作環(huán)境，系統(tǒng)發(fā)熱明顯減少，

油溫穩(wěn)定，冷卻用水量可節(jié)省30%以上。延長(zhǎng)密封組件的使用壽命，降低停機(jī)維修機(jī)會(huì)，節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用。
七、結(jié)論
節(jié)電就是創(chuàng)造效益，整個(gè)用電系統(tǒng)節(jié)電改造后達(dá)到一次投資，長(zhǎng)期受益。這項(xiàng)節(jié)電改造在減少電費(fèi)的同時(shí)，也為壓鑄機(jī)提供優(yōu)良的安

全保護(hù)作用，將有利于保護(hù)電機(jī)、電子元件、開關(guān)元件等設(shè)備的使用壽命，還可起到電機(jī)軟啟動(dòng)的作用，減少設(shè)備投資成本、維護(hù)成

本，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，增創(chuàng)企業(yè)效益。提升企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。