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一、 變頻器的節(jié)能原理及控制系統(tǒng)（見附圖一）
1．1 調(diào)速節(jié)能
根據(jù)注塑機(jī)的工藝要求 ,把總壓閥、低壓閥、一壓閥、二壓閥的開關(guān)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換后加在變頻器的輸入端作為變頻器的頻率給定信號，變頻器通過對其進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣并通過CPU處理，使輸出頻率隨比例閥的模擬信號成線形變化，在需要壓力和流量較小的工藝過程中使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，從而降低電機(jī)的輸出功率，在冷卻和半成品置入過程中可以讓電機(jī)停轉(zhuǎn)，使電機(jī)在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的能量損耗達(dá)到最小程度。
1.2 提高功率因數(shù)節(jié)能
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是因?yàn)楣β室驍?shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。由公式 S2=P2+Q2，Q=S*SINφ，P=S*COSφ，其中：S-視在功率。Q-無功功率，P-有功功率，COSφ-功率因數(shù)。可知，當(dāng)COSφ越大，有功功率 P越大。普通定量泵注塑機(jī)COSφ值在0.6-0.8之間，而使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)濾波電容的補(bǔ)償作用，使得COSφ≈1，從而減小了無功損耗，增大了電網(wǎng)的有功功率。
1.3 軟啟動(dòng)節(jié)能
由于原電機(jī)為直接啟動(dòng)或 Y/ △啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于 (3-7) 倍額定電流，這樣會對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會增加電網(wǎng)容量要求，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對設(shè)備的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值被限制在變頻器設(shè)置的加速中電流限幅水平以內(nèi)，一般不超過 1.7 倍額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對電網(wǎng)容量的要求，延長了設(shè)備和模具的使用壽命。
圖一： 注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)方框圖
二． E520系列注塑機(jī)專用變頻器的特點(diǎn)
1。高節(jié)電率，節(jié)電效果保證在 30% ~ 70%。
2。注塑機(jī)原有控制方式及油路不變，無須對注塑機(jī)原有結(jié)構(gòu)和控制方式做變動(dòng)， 只需在原油泵主電機(jī)接線處串入變頻節(jié)能控制器，并對流量、壓力比例控制線做適當(dāng)接入切換并作簡單調(diào)試即可完成。
3。采用 “市電／節(jié)能運(yùn)行”轉(zhuǎn)換控制方式，并保留注塑機(jī)油泵電機(jī)原有Y－△啟動(dòng)及運(yùn)行線路不變，確保萬一變頻節(jié)能控制器發(fā)生故障檢修或是注塑加工件周期過短時(shí)仍能切換到“市電”狀態(tài)工作以保持正常生產(chǎn)。
4。與注塑機(jī)同步運(yùn)行，調(diào)試完成投用后無需任何調(diào)節(jié)；即使更換模具和改變加工參數(shù)，均無需對變頻節(jié)能控制器進(jìn)行調(diào)整。
5。改造后注塑機(jī)液壓油發(fā)熱明顯降低，一般比改造前平均油溫降低 15~20℃以上；液壓油使用壽命可得到延長；注塑機(jī)冷卻用水量可節(jié)省30％以上。
6。對整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)功能，（ 1 ）、變頻器自身的保護(hù)；（ 2 ）、對電機(jī)的保護(hù)；如：電流限制、過載、輸出短路或輸出接地等（ 3 ）、對因誤操作引起的機(jī)械損傷進(jìn)行保護(hù)；如：未到熔融溫度強(qiáng)行溶膠引起火箭頭、炮筒、螺桿或溶膠馬達(dá)的損壞等。
7。注塑機(jī)運(yùn)行噪音明顯降低，開、鎖模振動(dòng)減輕，延長設(shè)備和模具的使用壽命，改善工作環(huán)境；用電功率因數(shù)提高，油泵主電機(jī)平滑啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)無大電流沖擊并可減少配電設(shè)備容量。
8。延長油路密封組件的使用壽命，減少停機(jī)維修幾率，節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用。
9。 注塑件加工周期越長，節(jié)能效果越好；
三． 改造案例
根據(jù)大量的現(xiàn)場測試，一般注塑機(jī)油泵電機(jī)在市電運(yùn)行情況下因各工序所耗功率不同，實(shí)際所耗的總功率大概為電機(jī)額定功率的 50-70% 之間，而用變頻改造后可在此基礎(chǔ)上節(jié)省 20%-60% ，節(jié)電效益隨單機(jī)使用時(shí)間增長而增長。
案例一 深圳龍崗某電子廠
注塑機(jī)為：臺灣贊揚(yáng)公司的 CY-250 系列，電機(jī)功率為3.7KW，變頻改造具體情況如下表：
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工頻運(yùn)行時(shí)產(chǎn)量與耗電量 |
變頻運(yùn)行時(shí)產(chǎn)量與耗電量 |
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時(shí)間(S) |
產(chǎn)品數(shù) |
產(chǎn)量 |
抄表數(shù)
（度） |
耗電量
（度） |
時(shí)間
（S） |
產(chǎn)品數(shù) |
產(chǎn)量 |
抄表數(shù)
（度） |
耗電量（度） |
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8 ： 00 |
119 |
403 |
487.3 |
10.3 |
13 ： 00 |
528 |
402 |
497.6 |
5.6 |
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12 ： 00 |
522 |
497.6 |
17 ： 00 |
930 |
503.2 |
從上表分析可知，工頻運(yùn)行時(shí)平均每小時(shí)用電量為 2.58KWh ，變頻運(yùn)行時(shí)平均每小時(shí)用電量為 1.4KWh ，當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)是 0.75 元每度，按每天平均工作20小時(shí)，每月工作28天計(jì)算得：
節(jié)電率為 = （ 2.58-1.4 ） /2.58 = 45.7%
工頻運(yùn)行是每年電費(fèi)為： 2.58 ╳ 20╳28╳12╳0.75=13003.2元
變頻運(yùn)行是每年電費(fèi)為： 1.4 ╳ 20╳28╳12╳0.75=7056元
每年節(jié)省電費(fèi) 5947.2元
案例二 （廣州某電池 / 塑料盒生產(chǎn)企業(yè)）
一臺臺灣產(chǎn)全自動(dòng)設(shè)備注塑機(jī)，使用 E520-4T0550系列（55KW）的注塑機(jī)專用變頻器進(jìn)行節(jié)能改造，現(xiàn)場調(diào)試記錄數(shù)據(jù)如下表：
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使用四方 E520-4T0550（55KW）注塑機(jī)專用變頻器一臺，根據(jù)注塑機(jī)雙泵特性，使用雙通道流量輸入方式兩通道取大。 |
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動(dòng)作過程分析 |
注塑機(jī)泵 |
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過程分析 |
時(shí)間分析 |
1號泵 |
2號泵 |
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工頻過程 |
工頻時(shí)間（S） |
變頻時(shí)間（S） |
泵1壓力 |
泵1平均流量 |
泵 2壓力 |
泵2平均流量 |
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合模 |
2.5 |
2.6 |
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32%（0.25） |
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鎖模 |
3.2 |
3.2 |
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89%（0.70） |
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射膠 (三段) |
13.1-6.3 |
13.3-6.3 |
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34%（0.26） |
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保壓 |
6.3 |
6.3 |
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55%（0.43） |
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冷卻 |
9.8 |
9.8 |
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8%(0.08) |
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熔膠 |
9.8-5.3 |
9.8-5.3 |
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3%(0.03) |
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開模 |
2.8 |
2.8 |
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63%（0.50） |
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機(jī)械取料 |
3 |
3 |
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合計(jì)時(shí)間 |
33.4 |
33.7 |
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E520變頻器主要參數(shù)設(shè)定 |
功率 55KW |
注：括號內(nèi)表示采樣檢測量 |
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[F0.8]=1.5 |
[F0.9]=2.5 |
加減速時(shí)間設(shè)定 |
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[F3.1]=0 |
[F3.2]=0.43 |
通道 1流量特性設(shè)定 |
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[F3.3]=0 |
[F3.4]=0.50 |
通道 2流量特性設(shè)定 |
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[F3.5]=0.75 |
[F3.6]=0.89 |
各個(gè)通道權(quán)系數(shù) |
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[F3.9]=5 |
[F3.10]=50 |
輸入對應(yīng)頻率輸出 |
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[F3.19]=3 |
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組合方式設(shè)定 |
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讀數(shù)時(shí)間 |
讀表數(shù) |
運(yùn)行方式 |
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讀數(shù)時(shí)間 |
讀表數(shù) |
運(yùn)行方式 |
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4.4(14:10) |
1806.3 |
工 頻 |
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4.4(14:50) |
1825.3 |
變 頻 |
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4.4(14:40) |
1822.6 |
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4.4(15:20) |
1834.4 |
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4.4(15:30) |
1837.1 |
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4.4(17:00) |
1883.9 |
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4.4(16:30) |
1869.6 |
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4.4(9:00) |
2168.7 |
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工頻平均
時(shí)耗 |
48.8/1.5=32.53度 |
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變頻平均
時(shí)耗 |
293.9/16.5=17.8度 |
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平均時(shí)節(jié)電量 =32.53-17.8=14.73度 |
節(jié)電率 =14.73/32.53=45.3% |
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按 650元/KW投資計(jì)算，一次投資650元*55KW=35750元 |
由于其為全自動(dòng)設(shè)備，平均每天工作 20小時(shí)，每月工作28天計(jì)算，電費(fèi)按0.75元/KW計(jì)算，則月回收額=20*28*14.73*0.75=6186.60元，回收期=35750/6186.6=5.78個(gè)月
四．結(jié)束語
根據(jù)長期以來對使用廠家的回訪與觀察，一致反映使用四方變頻改造以后的注塑機(jī)不但為客戶節(jié)省了電能，而且運(yùn)行可靠平穩(wěn)，保護(hù)功能強(qiáng)，同步控制準(zhǔn)確，操作簡單方便，充分滿足了注塑成型工藝要求，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。同時(shí)降低壓力油油溫，延長密封元件的使用壽命，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，贏得了用戶的滿意效果。
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