應用案例|變頻器在壓鑄機節能改造上的應用

  提示：

  對于壓鑄產品行業來說，電耗是其生產成本的主要組成部分，壓鑄機是產品廠的主要能耗設備之一，被稱為電虎。因此，降低壓鑄機的能耗已成為降低壓鑄行業成本和提高產品競爭力的有效途徑。

  一、壓鑄行業簡述

  目前，絕大多數壓鑄機屬于液壓傳動壓鑄機，液壓傳動系統中的動力由電機驅動的油泵提供。在壓鑄周期的變化中，壓鑄機在不同工藝下需要不同的流量和壓力，必須依靠流量閥和壓力閥來調整不同工藝所需的不同流量和壓力。當負荷變化較大時，由于定量泵不能調節輸出功率，多余的能量只能消耗在擋板、油路泄漏、油溫升高中，也加劇了各種閥門的磨損，導致油溫過高、電機噪聲過大、機械壽命縮短等現象。通常在設計電機容量時，比實際需要高得多，存在馬拉車現象，造成大量電能浪費。因此，推廣變頻器在壓鑄機中的應用，對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

  全液壓壓鑄機是一種典型的周期性工作設備，在一個完整的工作周期(工藝過程)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，每個階段都是通過油泵電機泵出液壓油，推動傳動機構完成一系列動作，每個階段都需要不同的壓力和流量。對于液壓系統來說，每個階段對壓力和流量的要求不同，而油泵電機的功率是根據其運行過程中的大負的大負載配置的，而壓鑄機的工作周期只有高壓鎖模和押射工作階段負載較大，其它工作階段一般較小，冷卻過程中的負載幾乎為零。對于油泵電機，壓鑄機的工藝是由于負載狀態的變化，在定量泵的液壓系統中，油泵電機以恒定的速度提供恒定的流量，而工作所需的壓力和流量大小是由壓力比例閥和流量比例閥調節的，通過調節壓力比例閥或流量損失的50%左右。

  2.壓鑄機節能改造原理概述

  根據壓鑄機的工作原理，高壓截流是油泵電機能耗的浪費。生產的壓鑄機專用電流矢量變頻器根據壓鑄機生產工藝的要求，根據壓鑄機工作所需的壓力或流量參數和壓鑄機的動作反饋信號，同步控制壓鑄機的比例流量閥和比例壓力閥，實現壓力和流量的自動調果相當于將定量泵轉換為變量泵，大限度地減少溢流閥的回流流量。油泵輸出與整機運行所需的壓力和流量相匹配，無高壓溢流能量損失。變頻器通過反饋信號跟蹤各工作階段的壓力和流量變化，并自動調整油泵電機的速度。這樣，油泵電機的功耗就會隨著輸出負載的變化而變化，從而大限度地節約電力，即經濟實用。許多工廠通過改造取得了顯著的經濟效益。

  3.壓鑄機的電能消耗

  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)循環冷卻泵的電能消耗

  在壓鑄車間，一般多臺壓鑄機共用一臺冷卻水泵，其中液壓油泵電機用電量占壓鑄機用電量的80%以上，因此降低壓鑄機用電量是節能的關鍵。

  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%。每個階段的時間長度與加工工件有關；間歇期長度也與加工工件的情況有關，有時不能間歇。如果注射螺釘由液油電機驅動，注射過程中的系統油壓會更高。壓鑄機加工工件的重量從幾十克到幾萬克不等。因此，壓鑄機可分為中小型和大型。加工數十克的小工件和加工數千克的大工件的周期時間也不同，即對于同一臺壓鑄機，加工工件的原材料不同，各工藝過程中所需的壓力和時間也需要改變。

  四、節能效益預估

  1.評價依據：

  預計電機使用效率為70%，電機節電率為35%-改造總功率2245%KW×5臺=110KW；電費單價0.7元/度，每天24小時，每月30天，每年12個月，開機率85%。理想的節電率={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.效益評價：

  每天節能=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

  每年節省電費=13194.7×12=158336.4元

  3.總投資成本:

  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PI根據壓鑄機主油泵電機的功率，9000系列高性能電流矢量變頻器可匹配同功率。

  變頻器內部核心設備均采用進口元件，保證變頻器的質量和正常使用壽命。

  1.變頻器散熱風扇和柜體的平均使用壽命為2 年。請注意日常清潔，防止灰塵堵塞。

  2.變頻器濾波電解電容器正常使用壽命為3-5 年，請注意到期聯系更換。

  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

  高節能:改造后，將定量泵變成節能變量泵。壓鑄機液壓系統與整機運行所需功率基本匹配，無高壓節流和溢流能損失，節電率可達20%～60%。

  高效率：改造前的功率因數一般為0.5～0.八、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：保持壓鑄機原有控制模式和油路不變備用，及時報警故障，保護過壓、過流、過載、過熱、欠壓、對地短路，有效保護油泵電機。采用市電/節能運行控制模式，故障時不影響生產。

  延長機械壽命，改善環境：軟啟動，減少啟動鎖模振動，延長設備和模具的使用壽命，降低噪音。改善工作環境，系統加熱明顯降低，油溫穩定，冷卻用水量可節約30%以上。延長密封件的使用壽命，減少停機維護機會，節省大量維護成本。

  七、結論

  節能是為了創造效益，整個電力系統節能改造實現投資，長期效益。節能改造不僅降低了電費，而且為壓鑄機提供了良好的安全保護效果，有利于保護電機、電子元件、開關元件等設備的使用壽命，還可以發揮電機軟啟動的作用，降低設備投資成本、維護成本，提高企業生產效率，提高企業效率。提高企業產品的市場競爭力。

  ”