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            技術文章

            注塑機節能液壓系統的應用研究(二)

            發布時間:2012-12-10 瀏覽次數:2010次
            1.2負載敏感控制系統的應用
            注塑機最有效的節能措施是動力機構和執行 機構兩者之間流量的自適應調節匹配。由變量柱塞泵

            和 電液比例閥相結合的負載敏感泵節能控制系統的 整個控制機構由差壓控制型徑向變量柱塞泵、具有 位置閉環的高速比例閥以及壓力傳感器和位移傳 感器組成,系統的動態響應速度因此得到了提高。 流量的控制由比例閥與檢測變量泵偏心量的位移 傳感器構成的位置閉環系統來實現;壓力傳感器的 變化量比例控制變量泵可補償因泄漏造成的流量 損失,使泵輸出的流量在0-10V內與設定值信號成 線性比例;系統壓力的控制由比例閥與壓力傳感器 構成的電控閉環回路來實現;壓力與流量兩種控制 狀態的分離與轉換由電子放大器根據設定信號自 動完成。系統的輸出流量由0增大到90%時,響應 時間約為50ms;而由90%的輸出流量減小為0時, 響應時間約為30ms。系統壓力的動態響應時間在負 載容腔為4L時,小于200ms,它與高性能的比例閥 相當,因而完全適用于注塑機的過程控制。負載敏 感比例泵節能液壓系統的液壓動力輸出與負載同 步,因差值最小,所以基本上沒有能量浪費。與定量 系統相比較,節能達到了30-60%,是一種理想的節 能液壓系統。
            設定的負載敏感泵輸出流量不一定能與需要 精確調節的流量相匹配,為此系統中還須增設流量 調節閥,因此會造成節流能耗損失。負載敏感泵與伺 服閥組成的閉環控制系統可消除節流及管路的能 耗損失,并能較大幅度地提高整機性能。國內大多數 廠家只從節能方面著想,用負載敏感泵取代定量泵 與P/Q雙比例閥,而沒有進一步從負載敏感泵可提 高整機性能方面作考濾,因此未能使系統的控制性 能及節能特性得到充分的發揮。國際上先進的負載敏感泵控制系統在塑化注射油路部分中均已安裝 了伺服閥,目的是與負載敏感泵共同組成一個高性 能的閉環節能控制系統。該系統在節能的同時,還 可以提高注射的性能,但在國內塑機制造行業基本 上沒有得到推廣應用。早在1985年,作者就已設計 成功了裝有由負載敏感泵與伺服閥組成的閉環控 制系統的注塑機。經實際使用證明,該機在節能及 性能兩方面都取得了良好的效果。
            1.3定量泵加變頻電機系統
            采用變頻調節技術可通過調節液壓泵的轉速 使動力機構擁有類似于比例泵節能系統的性能,以 實現動力機構輸出流量與執行機構流量相匹配,從 而降低流量損失。變頻調節技術是利用注塑機同步 信號及電氣控制系統,并根據注塑成型的工藝要求 將電液比例控制系統模擬成負載跟蹤控制系統,使 液壓泵電機的轉速與注塑機工作所需液壓的流量 及壓力乘積成正比,將傳統的定量泵改造成變頻變 量驅動系統,從而使溢流閥的回油流量減到最小, 而且又無高壓節流能量的損失,進而將傳統有高壓 節流的“耗能型”注塑機升級為無高壓節流的“節能 型”注塑機。在注塑機原有的控制方式及油路不變 情況下,原機通過改造,在注塑機上安裝了變頻節 能器后,單機節能效果達到了30%~60%。慈溪市的 200多家注塑機企業每年可節電6000萬千瓦時左 右。 厚壁制品所需的保壓時間及冷卻時間較長,采 用變頻調速設備應為首選。
            1.4交流伺服電機定量葉片泵驅動系統

            高響應交流伺服電機驅動的定量泵系統是近 年來開發出的一種先進的高性能節能系統。它解決 了變頻調節技術通過調節液壓泵轉速而響應速度 變慢的性能問題,同時本身的運轉特性又提高了電 力的利用率。在2000r/min的速度下,可輸出高比例 (可達到2.8倍)的額定轉矩,從而能保持非常低的 轉矩波動,而且在非常低的速度下也能有大的定轉 矩區,以達到恒定的流量輸出。轉速是隨系統流量的 需求量而變化的,反應速度要比伺服閥快千分之四 秒。液壓系統基本上不需要冷卻水,對于保壓及冷 卻時間較長的制品,節能可達80%。采用設定電機 的轉速來控制流量的形式沒有節流損失,可極大地 減少保壓及空轉工況(等待周期)下的流量損耗。保時,電機處于停轉狀態,要比負載敏感泵節能驅 動系統更為節能。高響應的交流伺服電機驅動定量 泵與伺服閥組成閉環控制系統,更能發揮出節能的 特性,同時系統的精密控制性能也得到了提高。寧波海天以HTFw為設計平臺研發的HTFW1/J5伺服 節能注塑機列配備了高性能的伺服變速動力控 制系統,在注塑成型的過程中,可針對不同的壓力 與流量進行相應頻率的輸出調整,實現了對壓力流 量的精確閉環控制以及伺服電機對注塑機能量需 求的自動匹配與調整,最終可節省40%-80%的電 量。 交流伺服電機的最高轉速可達4000r/min,這樣 高響應的交流伺服電機驅動定量泵系統在注塑機 上的推廣應用,還有待于高速低噪音液壓泵的研發, 以便能降低系統的制造成本。若單純以節能角度來 推廣應用高響應的交流伺服電機驅動定量泵系統, 則會因成本太高而達不到預期的效果。若把高響應 的交流伺服電機驅動定量泵系統應用到普通注塑 機上,也僅能體現出一點點節能效果而不能成為真 正實用的商品機。只有將伺服電機的高速靈敏反應 特性與精密注射成形工藝結合起來,開發出一種新 型的能對高端塑料制品進行特定加工的高性能注 射成形機來,才能使高響應交流伺服電機驅動定量 泵系統得到越來越廣泛的應用。   (未完)

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