《電子技術(shù)應(yīng)用》
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安邦信全自動(dòng)圓盤式塑膠鞋類射出成型機(jī)的節(jié)能改造
中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 我國(guó)已持續(xù)近兩年的電力供應(yīng)短缺的現(xiàn)象,到2004年形勢(shì)更加嚴(yán)峻,上半年出現(xiàn)拉閘限電的省市區(qū)已經(jīng)達(dá)到24個(gè)。今年上半年,電力需求受9.7%GDP增長(zhǎng)拉動(dòng),繼續(xù)高速增長(zhǎng),并呈“工業(yè)用電繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),高耗電行業(yè)用電增長(zhǎng)居高不下”的特征。而電力供應(yīng)能力則增加有限,出現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)不足的局面,致使電力供需矛盾緊張,缺電范圍和持續(xù)缺電地區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大。
Abstract:
Key words :

1 引言

我國(guó)已持續(xù)近兩年的電力供應(yīng)短缺的現(xiàn)象,到2004年形勢(shì)更加嚴(yán)峻,上半年出現(xiàn)拉閘限電的省市區(qū)已經(jīng)達(dá)到24個(gè)。今年上半年,電力需求受 9.7%GDP增長(zhǎng)拉動(dòng),繼續(xù)高速增長(zhǎng),并呈“工業(yè)用電繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),高耗電行業(yè)用電增長(zhǎng)居高不下”的特征。而電力供應(yīng)能力則增加有限,出現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)不足的局面,致使電力供需矛盾緊張,缺電范圍和持續(xù)缺電地區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大。

限電拉閘,已經(jīng)嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。今年1~7月,塑料成本的增長(zhǎng),使得中國(guó)塑料制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。節(jié)能作為企業(yè)增效降耗、降低經(jīng)營(yíng)成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段,已經(jīng)顯得特別有意義,并逐步的被人們所認(rèn)識(shí)和接受。

2 全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī)的工作原理

眾所周知,國(guó)內(nèi)有大量臥式注塑機(jī)變頻節(jié)能改造的成功案例。制鞋企業(yè)的全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī),是制鞋企業(yè)中主要的一種常見(jiàn)用電設(shè)備,人稱電老虎。我國(guó)是制鞋大國(guó),有大量的制鞋設(shè)備,而目前涉及節(jié)能改造的單位比較少,主要原因是人們對(duì)全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī)的工作原理不太熟悉。

2.1全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī)(以下簡(jiǎn)稱:圓盤機(jī))的機(jī)械特點(diǎn)

1) 本機(jī)械專用于生產(chǎn)各類高級(jí)單色、雙色和三色的運(yùn)動(dòng)鞋、休閑鞋鞋底,男女童鞋底等產(chǎn)品。
2)原料適用于生產(chǎn)發(fā)泡等各種熱可塑性之原料,如PVC、TPR等。
3)本機(jī)以電腦程序(單片機(jī)、PLC)控制,主、副機(jī)控制精確,操作簡(jiǎn)單,保養(yǎng)容易。

2.2圓盤機(jī)與傳統(tǒng)的臥式注塑機(jī)的比較(見(jiàn)圖)

1) 液壓馬達(dá)
臥式注塑機(jī)和圓盤機(jī)的油泵都是定量泵。注塑過(guò)程中,油泵壓力高低變化頻繁,其中低壓維持過(guò)程的傳統(tǒng)處理方式是通過(guò)比例閥泄壓,而電機(jī)一直在工頻下全速運(yùn)行。電能浪費(fèi)非常嚴(yán)重。

2)按圓盤機(jī)的機(jī)型分,分為單色機(jī)和雙色機(jī)、三色機(jī)等機(jī)型。
其中單色機(jī)只有一臺(tái)主機(jī),與臥式注塑機(jī)類似。

 

雙色機(jī)有一臺(tái)主機(jī)和一臺(tái)副機(jī)組成。副機(jī)負(fù)責(zé)射膠、熔膠、上模、下模等動(dòng)作,主機(jī)包含了副機(jī)的動(dòng)作,且多了一個(gè)圓盤旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)模具的移動(dòng)和定位。

三色機(jī)有一臺(tái)主機(jī)和兩臺(tái)副機(jī)組成。

3)模具數(shù)量
臥式注塑機(jī)一般只有一套模具在工作,生產(chǎn)工藝在變更時(shí),需要更換模具。

圓盤機(jī)按機(jī)型不同,模具的數(shù)量也不同,一般有18、20、24、30套模具。根據(jù)生產(chǎn)工藝,通過(guò)控制面板,設(shè)定模位使用有效與否。如:TY- 322機(jī)型,24站模位(可安裝24個(gè)模具),生產(chǎn)中可按需要靈活選定全部或部分模具為有效模位)。圓盤機(jī)工作時(shí),大轉(zhuǎn)盤執(zhí)行高速順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)動(dòng)作,PLC或單片機(jī)執(zhí)行程序的運(yùn)算,當(dāng)只有檢測(cè)到有效模位時(shí),PLC或單片機(jī)掃描到有減速信號(hào)時(shí),轉(zhuǎn)盤開(kāi)始減速。到達(dá)定位信號(hào)時(shí),轉(zhuǎn)盤進(jìn)行精確定位。否則,如果沒(méi)有檢測(cè)到有效模位時(shí),大轉(zhuǎn)盤一直旋轉(zhuǎn)至下一有效模位。

臥式注塑機(jī)只要有鎖?;蜷_(kāi)模信號(hào),就會(huì)執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。

4) 壓力調(diào)整方式
臥式注塑機(jī)和圓盤機(jī)的壓力調(diào)整方式都是壓力比例控制方式,但圓盤機(jī)(模具較多)各模射料壓力可以通過(guò)控制面板進(jìn)行獨(dú)立設(shè)定,適用于不同射出量的產(chǎn)品制造。

臥式注塑機(jī)生產(chǎn)每一產(chǎn)品,相關(guān)參數(shù)均一致。

5) 模具工作方式
臥式注塑機(jī)工作時(shí),固定模是不動(dòng)的,只有活動(dòng)模在有指令時(shí)執(zhí)行左右鎖?;蜷_(kāi)模,呈左右直線運(yùn)動(dòng)。

圓盤機(jī)工作時(shí),固定模具和活動(dòng)模具由大轉(zhuǎn)盤移動(dòng)、定位。有鎖模和開(kāi)模指令時(shí),油缸執(zhí)行上升或下降動(dòng)作。取產(chǎn)品時(shí),由操作人員人為的打開(kāi)活動(dòng)模具,取出產(chǎn)品。

6) 圓盤(轉(zhuǎn)盤)
全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī)因轉(zhuǎn)盤是圓形而得名,簡(jiǎn)稱圓盤機(jī)(鞋底機(jī))。在圓盤上等分了若干等份。如TY-322被等分成了24個(gè)模位。

若主機(jī)和副機(jī)都沒(méi)有檢測(cè)到有效模位時(shí),并且主機(jī)和副機(jī)都處于開(kāi)模狀時(shí),PLC或單片機(jī)發(fā)出指令,圓盤由主機(jī)提供壓力,進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到有效模位,圓盤進(jìn)行減速后精確定位。

7)冷卻方式
傳統(tǒng)的臥式注塑機(jī)有“冷卻時(shí)間”這個(gè)概念,模具上安裝了冷卻水循環(huán),目的是保護(hù)模具和產(chǎn)品的冷卻。

圓盤機(jī)則不同,它沒(méi)有冷卻水循環(huán)系統(tǒng),因?yàn)楫a(chǎn)品成型后,圓盤機(jī)本身的轉(zhuǎn)盤有一段時(shí)間處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài),另外機(jī)器上有安裝幾臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)的方式,模具和產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。

2.3圓盤機(jī)工作原理

圓盤機(jī)的注塑過(guò)程中的鎖模、射料、熔膠、開(kāi)模、圓盤快慢速等各個(gè)動(dòng)作,對(duì)速度、壓力的要求都不一樣,它們由控制面板上的比例值設(shè)定,如:P1設(shè)定關(guān)模壓、P2設(shè)定射料一次壓、P3設(shè)定射料二次壓、P4設(shè)定進(jìn)料壓。當(dāng)圓盤機(jī)的流量壓力需求發(fā)生變化時(shí),由設(shè)在油泵出口的比例閥(溢流閥)來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載壓力和流量,將多余的油高壓溢流回油箱。

單色圓盤機(jī)只有一臺(tái)主機(jī),主要向系統(tǒng)提供壓力,完成射膠熔膠動(dòng)作及鎖模開(kāi)模動(dòng)作,另外控制一個(gè)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng),完成模具的移動(dòng)與定位。

雙色機(jī)既有主機(jī)、副機(jī)之分。它們主要由加熱、射膠、熔膠系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)組成。三色機(jī)則與雙色機(jī)類似,它有一臺(tái)主機(jī),兩臺(tái)副機(jī)組成。主機(jī)負(fù)責(zé)圓盤的旋轉(zhuǎn)及定位。

圓盤機(jī)工作時(shí)分手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩部分。

手動(dòng)運(yùn)行時(shí),操作人員必須提供相應(yīng)的命令,圓盤機(jī)才會(huì)完成相應(yīng)的動(dòng)作。如射膠、熔膠、上模、下模、圓盤旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。

自動(dòng)運(yùn)行時(shí),各模位選用完成,進(jìn)料量壓力、時(shí)間都設(shè)定完成且料管溫度加熱已到達(dá)后,將主機(jī)油泵啟動(dòng),將手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)鎖切換至自動(dòng)位置,按一次自動(dòng)啟動(dòng)按鍵即可進(jìn)行自動(dòng)步驟。

1)如果現(xiàn)在模位有使用,按自動(dòng)啟動(dòng)鍵后,進(jìn)料量為這模設(shè)定量。若進(jìn)料未達(dá)設(shè)定量,而有鎖模的動(dòng)作。只允許快速鎖模動(dòng)作,等進(jìn)料到達(dá)設(shè)定量后才有慢速鎖模動(dòng)作。鎖模停止后,執(zhí)行射料、開(kāi)模動(dòng)作。

2) 若現(xiàn)在模位不使用,按自動(dòng)啟動(dòng)鍵,則圓盤運(yùn)行往下一有使用的模位,且進(jìn)料的進(jìn)料量到達(dá),也以下一有使用的模位之設(shè)定量執(zhí)行進(jìn)料動(dòng)作,轉(zhuǎn)盤定位后,快速鎖模(用時(shí)間設(shè)定),計(jì)時(shí)止,且進(jìn)料時(shí)到達(dá),執(zhí)行慢速鎖模,鎖模停止后執(zhí)行射料、開(kāi)模動(dòng)作。

3)主副機(jī)同時(shí)使用時(shí),須等主、副機(jī)自動(dòng)動(dòng)作皆完成至開(kāi)模止,圓盤才運(yùn)行并旋轉(zhuǎn)至下一使用模位。

4) 轉(zhuǎn)盤暫停在圓盤“慢速點(diǎn)”前動(dòng)作時(shí),圓盤即在“慢速點(diǎn)”檢出時(shí),慢速至定位停止。若該模位有使用,定位后,這模動(dòng)作會(huì)做鎖模等動(dòng)作至開(kāi)模為止。轉(zhuǎn)盤即不動(dòng)作,但進(jìn)料動(dòng)作,會(huì)執(zhí)行下一使用模次的進(jìn)料,將轉(zhuǎn)盤暫停解除(順時(shí)針旋轉(zhuǎn))圓盤即往下一模位移動(dòng)。如果這模位未使用,則圓盤即在最近一模執(zhí)行定位,直到解除轉(zhuǎn)盤暫停,方往下一模移動(dòng)。

5)在自動(dòng)運(yùn)行中,將自動(dòng)狀態(tài)切回手動(dòng)狀態(tài),除圓盤會(huì)執(zhí)行慢速定位的動(dòng)作外(圓盤在運(yùn)行中作此切換)其他動(dòng)作及時(shí)停止。可用手動(dòng)操作復(fù)位。

2.4圓盤機(jī)的電能消耗主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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)冷卻風(fēng)機(jī)。

對(duì)于制鞋企業(yè)來(lái)說(shuō),電耗是其生產(chǎn)成本的主要部分,上述電能消耗中,液壓油泵的用電量占整個(gè)圓盤機(jī)用電量的80%左右,所以降低其耗電量是圓盤機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵。

3 圓盤機(jī)節(jié)電原理

在了解圓盤機(jī)的工作原理后,我們不難知道 ,圓盤機(jī)動(dòng)作內(nèi)部有著十分劇烈的突變過(guò)程,對(duì)機(jī)器的沖擊非常大,影響了整個(gè)注塑系統(tǒng)的壽命。目前國(guó)內(nèi)制鞋企業(yè)中,有大量舊設(shè)備,自動(dòng)化程度低,能耗大。機(jī)器一般按最大的生產(chǎn)能力設(shè)計(jì),其實(shí)在生產(chǎn)時(shí)往往用不了那么大的功率。油泵馬達(dá)的轉(zhuǎn)速保持不變,所以輸出功率幾乎也是不變的,生產(chǎn)中存在大馬拉小車的現(xiàn)象。因此造成大量能量浪費(fèi)。

由于圓盤機(jī)特有的主、副機(jī)及旋轉(zhuǎn)式模具的特性,生產(chǎn)時(shí),往往使用到的有效模位沒(méi)有那么多,如:TY-322機(jī)型,24套模具,有時(shí)只用了10幾套,在試機(jī)、打樣時(shí)用到的模具甚至更少,這就決定了主副機(jī)經(jīng)常處于長(zhǎng)時(shí)間的待機(jī)狀態(tài)。副機(jī)只有檢測(cè)到有效模位時(shí),才執(zhí)行動(dòng)作。在圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),副機(jī)不做任何動(dòng)作,而平時(shí),電機(jī)卻仍然一直工作于額定轉(zhuǎn)速,這時(shí)候的高壓溢流部分不僅未作任何有用功,而且產(chǎn)生熱量,造成液壓油發(fā)熱,既耗能,又有害。

我們采用圓盤機(jī)的變頻運(yùn)行技術(shù)(參考電氣原理圖),變頻器實(shí)時(shí)的檢測(cè)來(lái)自圓盤機(jī)電腦板給出的壓力及流量信號(hào),圓盤機(jī)壓力或流量信號(hào)是0~1A,經(jīng)內(nèi)部處理后,輸出不同的頻率,調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)速,即:輸出功率與壓力和流量同步自動(dòng)跟蹤控制,相當(dāng)于定量泵變成了節(jié)能型的變量泵,原液壓系統(tǒng)與整機(jī)運(yùn)行所需功率匹配,消除了原系統(tǒng)的高壓溢流能量的損失。可以大大減輕合模、開(kāi)模的震動(dòng),穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少機(jī)械故障,延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命,又能夠節(jié)約大量的電能。

4 圓盤機(jī)節(jié)能改造案例

1) 公司名稱:福建福州市某鞋材有限公司
2) 圓盤機(jī)節(jié)能改造的目的:在競(jìng)爭(zhēng)激烈的制鞋行業(yè)有如下特點(diǎn),企業(yè)主要的經(jīng)營(yíng)成本是員工的工資和電費(fèi);由于企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng),塑膠件的加工費(fèi)用越來(lái)越少,電費(fèi)所占成本的比例越來(lái)越多;節(jié)省電費(fèi)、降低成本,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,是業(yè)內(nèi)眾多經(jīng)營(yíng)者所關(guān)注的問(wèn)題。
3) 改造的圓盤機(jī)型號(hào):東莞市臺(tái)裕全自動(dòng)圓盤式塑膠類射出成型機(jī)
4) 圓盤機(jī)馬達(dá)功率:主機(jī)一臺(tái)22kw 副機(jī)22KW×2
5)改造車間:一樓鞋底成型車間
6)改造時(shí)間: 2004年07月22日
7)變頻器:安邦信Z9變頻器
8)廠家參與測(cè)試負(fù)責(zé)人:生產(chǎn)主管、設(shè)備科科長(zhǎng)
9)生產(chǎn)塑料件:雙色運(yùn)動(dòng)鞋底
10)成型周期:30 秒
11)測(cè)試設(shè)備:三相四線電能表 (僅提供單臺(tái)用電量數(shù)據(jù))
12)測(cè)試時(shí)間:2005年2月12日
13)測(cè)試結(jié)果:節(jié)電率 44% (節(jié)電率大小主要取決于工藝)


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