中國壓鑄雜志
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香港白小姐免费资料一肖中特:異步伺服控制器在壓鑄機節能上的應用

作者:admin 來源:原創 發表時間:2019-02-16
 
揚州瑞立勝賽思精密壓鑄有限公司 鄒明高
                                           
 
一、 壓鑄機工作原理及使用現狀
壓鑄(壓力鑄造)是將熔融金屬(或其它介質),以高速充填模具型腔,并在高壓的作用下,使熔融金屬(或其它介質)凝固,而形成鑄件的一種方法。目前絕大多數壓鑄機都采用液壓傳動型,液壓傳動系統中的動力(壓力和流量)由電動機帶動油泵提供,在各種各樣電磁閥及油缸的共同作用下,完成壓鑄機合模→注湯→壓射→增壓→保壓→冷卻→開模→頂出→取件→噴淋→頂退等一系列的動作,完成產品的鑄造過程。而在每個產品的鑄造過程中,各個工序所需要的壓力和流量都不同。也就是說,壓鑄機在產品鑄造過程中,其負荷一直處于變化狀態。除了高壓鎖模、蓄能器儲能需要較大壓力和流量外,其它工序都處于較小壓力和流量。而標準型壓鑄機電機及液壓泵的配備都是按最大負荷來選擇的。并且電機始終以工頻頻率運行,而配套的油泵也采用定量泵,其輸出的壓力和流量也是不可調節的。為了適應壓鑄機各個工序下不同的壓力、流量需求,只能靠比例閥(伺服閥)的開度來控制流量和壓力,雖然達到了壓鑄機控制要求,但閥門開度調節使系統的阻力增加,而且多余的壓力和流量只能通過溢流閥泄荷。這樣勢必造成油路磨損大,油溫升高,電機噪音大,機械壽命縮短等現象,而更為嚴重的是造成大量電能的浪費。
 

 
圖1是壓鑄機在一個生產周期內各工序動作過程,從圖中可以看出在一個生產周期內,只有高壓合模及蓄能器充能過程負荷較大,其余都處于泄荷狀態。國外科研機構利用智能監測平臺,對壓鑄機生產在泄荷狀態和非泄荷狀態下,各工序壓力、流量、進行檢測、調整,并保證實際檢測值與壓鑄機給出值一致,檢測兩種狀態電耗并繪制壓鑄機節電效果圖,從圖2中可以看出其節電率可在20-70%,
           
 
                                     
因此,做好壓鑄機節能改造,對于減少能源浪費,提高企業競爭力具有十分重要的意義。
 
二、 壓鑄機節能的依據及發展歷程
在壓鑄機生產過程中,由于不同工序所需的流量和壓力不同,而電機和油泵的功率又不可調節,因此多余的壓力和流量只能通過比例閥(伺服閥)調整后供壓鑄機使用,而多余的壓力、流量通過溢流閥泄荷。而這部分泄荷的能量,正是壓鑄機節約的能量所在,正是壓鑄機節能改造的基本依據。
 
由《流體力學》、《泵與風機工作原理》可知:泵的流量與轉速的一次方成正比(Q=K1n),泵的壓力與轉速的二次方成正比(P=K2n2),泵消耗的功率與轉速的三次方成正比(N=K3n3)。因此通過降低電機的轉速即可改變泵的流量、壓力、功耗,這樣就可以把比例閥(伺服閥)開度調節后,泄流閥的泄流降為零,在保證正常生產工藝的情況下,達到最大的節能。
 
由電動機工作原理可知:電機的轉速與電源頻率關系為n=60f/p。其中f為電源的頻率,p為電機磁極對數,在電機磁極對數一定的情況下,P為定值。因此,只要改變電源頻率,就可改變電機的轉速,達到節流、降壓的目的。
 
隨著電子技術發展和大功率??椋↖GBT)的使用,電子變頻技術日趨成熟,使用更加廣泛,但第一代變頻技術用于壓鑄機節能時,由于采用開環恒壓比(V/F)的控制方式,低頻起動轉矩小、響應速度慢、無反饋、性能不穩定、生產效率低下等缺點,因此,在壓鑄機節能上被淘汰。第二代壓鑄機節能采用同步伺服節能技術,即用同步電機代替原使用異步電動機+齒輪泵+同步伺服控制系統,實現閉環控制。其控制速度、系統的穩定性、節電率等指標大為提高。但一次投資太大,同時由于同步電機、齒輪泵對使用環境要求比較高,較難適應壓鑄行業高溫、高濕、金屬粉塵大的環境,故障率高。而且一旦發生故障,維修困難,價格較高,易造成停產損失。無法大面積推廣使用而夭折。第三代壓鑄節能采用異步伺服控制系統,即在原壓鑄機異步電機的基礎上,增加異步伺服控制系統,通過對系統壓力和流量的雙重檢測,經過PID控制方法,實行閉環控制,壓力、流量控制迅速、精準,生產效率提高。不用更換電機和油泵,不改變油路結構的情況下,就能達到良好的節電效果。
 
三、 異步伺服控制器的使用及節能效果
深圳藍?;詡際豕煞縈邢薰?,由原華為、艾默生變頻器研發核心團隊在2006年創立。致力于變頻器、伺服控制器等產品的研發、生產、銷售和服務的國家高新技術企業。公司節能事業部有一支專業團隊,十幾年如一日,一直把壓鑄機節能作為孜孜以求的目標,生產了專用于壓鑄機、注塑機、及其它液壓機械的異步伺服控制器(VY-JY-4T),并且不斷探索和改進。深圳藍?;謁歐諛蕓刂破?,它不僅保留原壓鑄機液壓系統的高度穩定性、通用性的特點,而且在不改變電機、油泵、油路系統的情況下,實現最大節能。同時具備以下優點:
1. 能夠保證壓鑄機原有的生產效率和系統壓力的穩定性。
2. 具備“伺服節能與工頻旁路備用”的切換功能,在異步伺服節能發生故障時,切換至工頻運行,不影響正常生產,安全性高。
3. 采用獨特的冷卻風道設計,所有電子元器件與散熱部件完全獨立隔開,寬電壓范圍和嚴格的防塵設計,對惡劣電網、高溫高濕和粉塵有較強的適應能力,極大提高產品可靠性。
4. 投資少、性價比高。異步電機、油泵維修容易,不需要外掛編碼器。故障率低。
5. 采用了軟起動技術,使電機起動電流在額定電流范圍內,平穩起動,減少電機對電網的沖擊。
同時在軟件控制技術上實現了三個方面突破:1:閉環反饋。2:低速大轉矩。3:響應速度從1s提高到0.1s。因此在壓鑄機節能中可以做到精度高、動態響應快、液壓系統穩定、能夠保證生產效率。
設備安裝簡單,只要按圖3的方法把伺服控制器接入壓鑄機主線路中, 
 
                           
把壓鑄機P—Q控制閥中壓力、流量調整閥手動調至最大值,再把壓鑄主機控制系統輸出的壓力、流量信號,作為異步伺服控制器的給定信號,同時在壓鑄機P—Q控制閥后,增設一只壓力傳感。并將壓力傳感器檢測信號作為反饋信號,輸入到異步伺服控制器中。
 
     使用效果:揚州瑞立勝賽思精密壓鑄有限公司于2018年10月在壓鑄機安裝使用三臺異步伺服控制器,分別為7#力勁400T、14#力勁500T及19#日本東洋900T壓鑄機。
             
          
 
經過一段時間的使用,在性能穩定的前提下,對壓鑄機的相關技術、經濟指標進行檢測,其結果如下:
 
7#壓鑄機異步伺服節能測試報告
 
                                   
 
 
 
 
   從檢測結果來看:伺服控制器使用前后生產節拍正常、系統建壓迅速穩定,流量達標,滿足生產工藝要求。液壓油溫度普遍下降3-5度。三臺壓鑄機的節電率分別達到74.7%、67%、33.3%,節電效果十分顯著。以力勁500T壓鑄機為例,VY-YJ-4T45G伺服控制器全年使用按6000小時計算,全年節省電費6000小時×(12-4.1)KWH×0.78元/kwh=36972元,經濟效益十分顯著。
 
四:伺服控制器使用注意事項及努力方向
1:在節電器安裝使用前,對壓鑄機及其它液壓設備進行系統檢查(潤滑系統是否正常,大杠銅套、動模銅腳板是否磨損,動、定模板平行度是否達標,油泵及傳動電機聲音是否正常,有無異常震動,各種油缸動作是否靈活),確保伺服控制器在投入使用前,設備處于完好狀態,避免因設備本身問題,造成伺服控制器報警?;ぜ耙饌饉鴰?。
2:異步伺服控制器采用IGBT大功率電子元件制做,各種?;すδ芷肴?。一旦壓鑄機由于機械部分或液壓傳動部分問題,由于原電機采用熱繼電過載?;?,而熱繼電器過載?;ぞ哂醒映儺?,只有當過載持續一定時間后才能動作?;?,而異步伺服控制器,動作十分靈敏,一旦發生過載就進入?;?,機床無動作,操作工就認為伺服放大器故障,其實不然。此時只要關閉伺服控制器電源,重新啟動一下即可。
3:從伺服控制器使用情況來看:在國產壓鑄機使用異步伺服控制器,其節電率遠大于進口機。從設備配制上來看,國產壓鑄機主要部件如油泵、系統壓力、流量調節閥、邏輯控制閥一般都采用進口部件,但節電率相差如此之大,莫非是油路設計不夠合理、制造粗糙等原因造成。希國內壓鑄生產單位能從壓鑄機節能為突破口,提升國產壓鑄機節能水平及機械制造水平,為生產世界一流壓鑄機械而努力奮斗。
 
 
 
 
                                   
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