应用案例|变频器在压铸机节能改造上的应用

  提示：

  对于压铸产品行业来说，电耗是其生产成本的主要组成部分，压铸机是产品厂的主要能耗设备之一，被称为电虎。因此，降低压铸机的能耗已成为降低压铸行业成本和提高产品竞争力的有效途径。

  一、压铸行业简述

  目前，绝大多数压铸机属于液压传动压铸机，液压传动系统中的动力由电机驱动的油泵提供。在压铸周期的变化中，压铸机在不同工艺下需要不同的流量和压力，必须依靠流量阀和压力阀来调整不同工艺所需的不同流量和压力。当负荷变化较大时，由于定量泵不能调节输出功率，多余的能量只能消耗在挡板、油路泄漏、油温升高中，也加剧了各种阀门的磨损，导致油温过高、电机噪声过大、机械寿命缩短等现象。通常在设计电机容量时，比实际需要高得多，存在马拉车现象，造成大量电能浪费。因此，推广变频器在压铸机中的应用，对减少能源浪费具有重要意义。

  二、压铸机液压系统原理概述

  1.压铸机工作原理概述

  全液压压铸机是一种典型的周期性工作设备，在一个完整的工作周期(工艺过程)大致可分为锁模、给汤、押射、抽芯、开模、顶针、冷却、蓄压等几个阶段，每个阶段都是通过油泵电机泵出液压油，推动传动机构完成一系列动作，每个阶段都需要不同的压力和流量。对于液压系统来说，每个阶段对压力和流量的要求不同，而油泵电机的功率是根据其运行过程中的最大负的最大负载配置的，而压铸机的工作周期只有高压锁模和押射工作阶段负载较大，其它工作阶段一般较小，冷却过程中的负载几乎为零。对于油泵电机，压铸机的工艺是由于负载状态的变化，在定量泵的液压系统中，油泵电机以恒定的速度提供恒定的流量，而工作所需的压力和流量大小是由压力比例阀和流量比例阀调节的，通过调节压力比例阀或流量损失的50%左右。

  2.压铸机节能改造原理概述

  根据压铸机的工作原理，高压截流是油泵电机能耗的浪费。生产的压铸机专用电流矢量变频器根据压铸机生产工艺的要求，根据压铸机工作所需的压力或流量参数和压铸机的动作反馈信号，同步控制压铸机的比例流量阀和比例压力阀，实现压力和流量的自动调果相当于将定量泵转换为变量泵，最大限度地减少溢流阀的回流流量。油泵输出与整机运行所需的压力和流量相匹配，无高压溢流能量损失。变频器通过反馈信号跟踪各工作阶段的压力和流量变化，并自动调整油泵电机的速度。这样，油泵电机的功耗就会随着输出负载的变化而变化，从而最大限度地节约电力，即经济实用。许多工厂通过改造取得了显著的经济效益。

  3.压铸机的电能消耗

  电能消耗主要表现在以下几个部分：

  1)液压系统油泵的电能消耗

  2)加热器的电能消耗

  3)循环冷却泵的电能消耗

  在压铸车间，一般多台压铸机共用一台冷却水泵，其中液压油泵电机用电量占压铸机用电量的80%以上，因此降低压铸机用电量是节能的关键。

  三、压铸工艺说明

  压铸机合模和脱模，开模系统所需油压较低，且时间较短；而注射，保压，冷却系统所需油压较高，且时间较长，一般为一个工作周期的40%~60%。每个阶段的时间长度与加工工件有关；间歇期长度也与加工工件的情况有关，有时不能间歇。如果注射螺钉由液油电机驱动，注射过程中的系统油压会更高。压铸机加工工件的重量从几十克到几万克不等。因此，压铸机可分为中小型和大型。加工数十克的小工件和加工数千克的大工件的周期时间也不同，即对于同一台压铸机，加工工件的原材料不同，各工艺过程中所需的压力和时间也需要改变。

  四、节能效益预估

  1.评价依据：

  预计电机使用效率为70%，电机节电率为35%-改造总功率2245%KW×5台=110KW；电费单价0.7元/度，每天24小时，每月30天，每年12个月，开机率85%。理想的节电率={1-(30/50)3}*100%=(1-0.216)*100%=78.4%

  据我们估计，保守节电率应该在45%左右。

  2.效益评价：

  每天节能=电机功率×电机使用效率×节电率×24 小时×开机率=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度

  每月节约电费=628.3×30×0.7=13194.7元

  每年节省电费=13194.7×12=158336.4元

  3.总投资成本:

  投资总成本=电机功率×1.2 倍×单价=110KW×1.2×1000 元/KW=132000元

  4.投资回收期:

  投资回收期=投资成本÷月节省电费=132000元÷13194.7元=10月

  五、设备选型及日常维护

  选用普传PI根据压铸机主油泵电机的功率，9000系列高性能电流矢量变频器可匹配同功率。

  变频器内部核心设备均采用进口元件，保证变频器的质量和正常使用寿命。

  1.变频器散热风扇和柜体的平均使用寿命为2 年。请注意日常清洁，防止灰尘堵塞。

  2.变频器滤波电解电容器正常使用寿命为3-5 年，请注意到期联系更换。

  3、安装地点要尽量远离潮湿、粉尘，严禁有金属粉尘。

  六、改造后效果

  高节能:改造后，将定量泵变成节能变量泵。压铸机液压系统与整机运行所需功率基本匹配，无高压节流和溢流能损失，节电率可达20%～60%。

  高效率：改造前的功率因数一般为0.5～0.八、改造后可达0.96 以上，故能显着提高电网功率因数，降低无功电流，从而降低线路损耗。对供电设备而言，则起到了增容的作用。

  高可靠性：保持压铸机原有控制模式和油路不变备用，及时报警故障，保护过压、过流、过载、过热、欠压、对地短路，有效保护油泵电机。采用市电/节能运行控制模式，故障时不影响生产。

  延长机械寿命，改善环境：软启动，减少启动锁模振动，延长设备和模具的使用寿命，降低噪音。改善工作环境，系统加热明显降低，油温稳定，冷却用水量可节约30%以上。延长密封件的使用寿命，减少停机维护机会，节省大量维护成本。

  七、结论

  节能是为了创造效益，整个电力系统节能改造实现投资，长期效益。节能改造不仅降低了电费，而且为压铸机提供了良好的安全保护效果，有利于保护电机、电子元件、开关元件等设备的使用寿命，还可以发挥电机软启动的作用，降低设备投资成本、维护成本，提高企业生产效率，提高企业效率。提高企业产品的市场竞争力。

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