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变频器在双工位挤出吹塑中空成型機节能改造中的应用
編輯:廣東AG8亚游集团精密機械有限公司   時間:2018-03-19

1  引言
    當今社會一方面經濟快速發展,另一方面能源日趨緊缺,發展與能源之間的矛盾越來越突出,能源緊缺問題已成爲社會發展中的重要問題,如何降低能耗、節約能源,各級政府也提出了更具體、更嚴格的量化指標,對于各企業來說節約能源已是責無旁貸,因而近幾年各行各業的節能技術與節能産品不斷地得到推廣與應用,其中變頻節能技術是主要節能技術之一,已被廣泛應用于塑膠、水泥、化工、中央空調等領域。
    塑膠行業是主要工業之一,其耗電在工業耗電中占有很大的比重,隨著市場競爭的日漸激烈,如何降低生産成本,提高産品市場競爭力成了各塑膠企業關心的問題,而在各企業生産成本中塑料設備用電占了很大部分,現有設備中存在很大的電能浪費,本文以深圳市國兆節能科技有限公司設計的國兆GZS系列節電器爲例,講述了變頻節能技術在塑膠設備双工位挤出吹塑中空成型機节能改造中的应用,并阐述了推广该项节能技术的必要性和可行性。

2  挤出吹塑中空成型機工作原理及构成
2.1 工作原理
    吹塑中空成型機是中空制品的主要成型设备之一,主要有挤出吹塑中空成型機、注射吹塑中空成型機、拉伸吹塑中空成型機和不对称吹塑中空成型機等类型,其中挤出吹塑中空成型機是采用挤出机单元的机筒加热和螺杆的剪切作用使塑料塑化,旋转的螺杆将塑化、均化后的塑料经机头挤出形成管坯,合模装置将管坯夹紧后由切刀装置将管坯切断,在切断前先进行预吹气,主要是为了防止管坯壁粘连,合模吹气装置将管坯切口封死同时吹入一定压力的空气,使型坯紧贴模具腔内壁,经冷却后去除废边,合模装置分开,即获得所需中空制品,流程圖如圖1所示。

 1  挤出吹塑中空成型機工艺流程

 2.2 主要構成    
    挤出吹塑中空成型機主要由挤出机、机头、合模装置、吹气装置、液压传动装置、加热冷却控制系统和电气控制系统等构成,设备外形圖如圖2所示。

2  挤出吹塑中空成型機设备外观圖

    機械裝置包括主要有擠出裝置(螺杆擠出機)、機頭、移模機構、開合模機構、升降機構、吹氣裝置、坯料電熱切刀裝置和擡模頭裝置等;氣動裝置部分主要用于氣缸工作及制品的吹塑等;冷卻裝置主要采用冷卻水進行冷卻,冷卻水主要供模具、機筒、吹針等部位的冷卻用。
    電氣控制系統主要有由擠出機電氣傳動控制系統、油泵電機傳動系統控制、機頭及擠出機的加熱與溫控系統、動作程序控制系統(PLC)、人机界面等组成,其示意圖如圖3所示。


3  挤出吹塑中空成型機电气控制示意圖

2.3 双工位挤出吹塑中空成型機
    如上文所述目前吹塑中空成型機主要有挤出吹塑中空成型機、注射吹塑中空成型機、拉伸吹塑中空成型機及不对称吹塑中空成型機主要几种类型,其中挤出吹塑中空成型機又分为单工位挤出吹塑中空成型機、双工位挤出吹塑中空成型機及多层挤出吹塑中空成型機,其中双工位挤出吹塑中空成型機主要用于冷却时较长的中空制品,其具有两套合模和移模装置,在制品冷却的同时另一套模具进行合模、成型动作,与单工位机型相比,双工位机型在生产制品时充分利用冷却时间,一方面提高了产量,另一方面也可保证质量,本文就以双工位挤出吹塑中空成型为例介绍变频节能技术在此在设备中的应用。

3  双工位挤出吹塑中空成型機的变频节能改造
3.1 變頻節能原理
    双工位挤出吹塑中空成型機原有系统中油泵电机始终以恒定速度运行,當工藝所需的壓力變化時通過油路系統的比例流量來調節,多余的液壓油則通過溢流閥卸回油缸,這樣並造成很大部份的能量浪費,由泵類負載工作特性可知泵的流量與轉速成比例關系,揚程與轉速成平方關系,電機軸功率與轉速成立方關系,如下公式所示:
    Q2/Q1=N2/N1
    H2/H1=(N2/N1)2 
    P2/P1=(N2/N1)3 
    其中: Q—流量;
     N—轉速;
     H—揚程。
    如圖4所示當流量由QA減少到QB時由于管阻特性,工作點由A點轉移B點,消耗的功率與0QBBHB面積成正比,若采用變頻控制其管阻特性不變,工作點由A點轉移到C點,消耗的功率與0QBCHC面积成正比,从圖4可知采用變頻調速比采用閥門控制節能,且隨著轉速的降低電機功率成立方關系減少,如果能根據注塑工藝適時地調節油泵電機轉速即可達到節能目的。

4  變頻控制與閥門調節比較

    目前三相異步電動機大多采用變頻調速,由電機同步轉速公式:
    n=601-Sf/p
    其中: S—轉差率;
     f—供電頻率;
     p—極對數。
    由上式知道通過改變電源頻率便可改變電機轉速,根據中空吹塑成型機的工藝調節油泵電機的轉速,從而使溢流閥的回流量減到最小,液壓系統輸出功率與生産所需功率相匹配,這樣便可達到節能目的,據不完全統計改造後其電機節電率可達25%65%



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