應用案例|變頻器在壓鑄機節(jié)能改造上的應用

  提示：

  對于壓鑄產(chǎn)品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本的主要組成部分，壓鑄機是產(chǎn)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(yè)成本和提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

  一、壓鑄行業(yè)簡述

  目前，絕大多數(shù)壓鑄機屬于液壓傳動壓鑄機，液壓傳動系統(tǒng)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(jù)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(tài)的變化，在定量泵的液壓系統(tǒng)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(jié)的，通過調節(jié)壓力比例閥或流量損失的50%左右。

  2.壓鑄機節(jié)能改造原理概述

  根據(jù)壓鑄機的工作原理，高壓截流是油泵電機能耗的浪費。生產(chǎn)的壓鑄機專用電流矢量變頻器根據(jù)壓鑄機生產(chǎn)工藝的要求，根據(jù)壓鑄機工作所需的壓力或流量參數(shù)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(xiàn)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(jié)約電力，即經(jīng)濟實用。許多工廠通過改造取得了顯著的經(jīng)濟效益。

  3.壓鑄機的電能消耗

  電能消耗主要表現(xiàn)在以下幾個部分：

  1)液壓系統(tǒng)油泵的電能消耗

  2)加熱器的電能消耗

  3)循環(huán)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(jié)能的關鍵。

  三、壓鑄工藝說明

  壓鑄機合模和脫模，開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時間較短；而注射，保壓，冷卻系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)十克的小工件和加工數(shù)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(jié)能效益預估

  1.評價依據(jù)：

  預計電機使用效率為70%，電機節(jié)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(jié)電率={1-(30/50)3}*100%=(1-0.216)*100%=78.4%

  據(jù)我們估計，保守節(jié)電率應該在45%左右。

  2.效益評價：

  每天節(jié)能=電機功率×電機使用效率×節(jié)電率×24 小時×開機率=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度

  每月節(jié)約電費=628.3×30×0.7=13194.7元

  每年節(jié)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(jié)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(jù)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(lián)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(jié)能:改造后，將定量泵變成節(jié)能變量泵。壓鑄機液壓系統(tǒng)與整機運行所需功率基本匹配，無高壓節(jié)流和溢流能損失，節(jié)電率可達20%～60%。

  高效率：改造前的功率因數(shù)一般為0.5～0.八、改造后可達0.96 以上，故能顯著提高電網(wǎng)功率因數(shù)，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(jié)能運行控制模式，故障時不影響生產(chǎn)。

  延長機械壽命，改善環(huán)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(huán)境，系統(tǒng)加熱明顯降低，油溫穩(wěn)定，冷卻用水量可節(jié)約30%以上。延長密封件的使用壽命，減少停機維護機會，節(jié)省大量維護成本。

  七、結論

  節(jié)能是為了創(chuàng)造效益，整個電力系統(tǒng)節(jié)能改造實現(xiàn)投資，長期效益。節(jié)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(fā)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(yè)生產(chǎn)效率，提高企業(yè)效率。提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力。

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