荣奇变频器系统在注塑机上的应用 |
盈勤电子有限公司注塑机节能改造可行性分析
由于注塑机负载及注塑工艺的特殊性，注塑机耗电大，浪费大存在着较大的节电空间。
一、 RQ-2000节能王系列注塑机专用变频节电装置的节电原理简介
1、 变频节电功能
塑胶行业为用电大户, 注塑机首当其冲, 注塑机工作性质为大幅度变载设备,尤其大部分时间工作在低负荷状况下,因此电机使用效率低，造成电能的浪费，增加企业的成本,而且用户也无计可施，利用变频器可以分阶段适当地降低注塑机油泵电机的运行频率，恰到好处地将此部分电能节约下来。
变频调速器由整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路组成，其功能是通过整流环节将交流电能经过整流、滤波为直流电能，又通过逆变环节转变成不同频率的交流电能。于是可让注塑机油泵电机在不同的转速下工作。另外，根据油泵的理论，油泵的输出流量Q的计算公式为：
Q=2[π（R2-r2）-（R-r）S×Z/COSθ>B×N10-6
式中：R-叶片的半径 r-定子的短半径
S-叶片的厚度 B-转子的轴向宽度
Z-叶片数目 θ-叶片相对半径方向的倾角
由上式公式中可得出改变油泵电机转子的转速N也就改变输出流量Q，即油泵油流量与油泵电机的转速成正比，而改变油泵电机转子的转速N是通过注塑机电脑的同步信号自动控制变频器的输出频率来实现，油泵电机的耗电与其转速近似成三次方关系，即油泵电机的耗电功率P=P`（N`/N）3， 若注塑机油泵电机额定功率为55KW，则当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量用28.16KW，省电48.8%；当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量仅用6.875KW，省电87.5%,从而使油泵负载具有明显的节电效果（其中：P`=55KW，N`/N=4/5和N`/N=1/2），以上计算为理解状态的理论值。
2、 微电脑跟踪采集功能
贵厂注塑机的液压部分是采用比例阀控制定量泵，叫做回流调节法。无论系统处于流量控制还是处于压力控制状态，油泵的输出流量都不会改变，仅通过改变比例阀的阀门开度来调整压力和速度，多余油通阀的旁路循环回流，这样多余的机械能变为热能，不仅浪费了能量，而且造成油泵的温升很大，容易损坏液压部分的阀及其密封件。
本节电设备，根据注塑机油泵负载周期性变化的特性，实时跟踪采集注塑机的压力信号或流量信号，根据实际需要不断的调整电机的转速来改变油泵的供油量，使电机在整个负荷变化的范围内功率消耗达到最低值，没有多余的能量损失，会大大地降低油温。显而易见，采用调速控制来替代阀门调节是实现节电的有效途径。
3、 动态功率补偿功能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低，降低了电网的有功功率，S2=P2+Q2,当COSF≈1时，Q=SINF*S≈0，此时有功功率P≈S。ESTAR节能装置的动态功率因数补偿功能可使无功功率近似为0，从而增大电网的有功功率，减少了无功损耗。另外，可节省很大一部分电网容量，直观的体现在注塑机电机温升降低，噪音降低，大大地延长设备维修周期及使用寿命。
4、 动态调功功能
注塑机是变化性负载，自控装置以5000次/秒的速度根据负载轻重(电流大小)自动改变加在电机端电压，以实现5000次/秒的速度保证电机工作在最小电流最低电压，亦就是最少耗电功率状态下运行。
5、 软启动功能
由于电机Y/D启动，启动电流等于(3-5)倍额定电流，这样会对电机和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对设备的使用寿命极为不利，因为ESTAR装置的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，不但减少了对电网的冲击和对供电容量的要求，更对设备的使用将有明显改善。
二﹑注塑机节能改造技术方案
实现上述目的技术方案是：由空开、接触器、变频器、接线端子组成主回路；由转换开关、启停按钮、信号采集板及变频器的CPU组成控制回路，其原理图如下图所示。转换开关拨置节电状态时，KM1吸合，变频器受控运行；转换开关拨置工频状态时，KM2吸合，注塑机工频运行。
因为注塑机的速度压力调整是通过电磁流量比例阀或电磁压力比例阀改变，而电磁比例阀是通过比例电流来控制。故根据注塑机在各个工作阶段中所需的油压大小和流量速度不同，从注塑机的压力电磁比例阀或流量电磁比例阀取出0~1ADC的模拟电流信号，经信号采集板处理后转变为0~10VDC标准的模拟电压信号来控制变频器的输出频率，从而改变油泵电机的转速，来改变油泵输出流量Q，满足注塑机在各个工作阶段中所需的油压大小和流量速度，将传统的定量泵转变为变量泵，节能效率高达30%~65%。
这样，就将控制方式从传统的比例阀节流调速方式变为电动机变频器调速方式，从而大大改善了整机性能。改造后的注塑机保留原有操作过程不变，真正实现了将最先进的变频调速技术完美的应用于塑胶工业生产。
长远来看，RQ节能装置从根本上简化了注塑机液压系统的结构，降低了注塑企业本身的生产成本，与目前采用的变量泵等节能措施相比，无疑是一种革命性的进步，必将成为注塑企业未来发展的趋势。
我们公司生产变频器是采用无速度传感矢量控制技术，变频器内部的整流和逆变模块是采用当今最好的西门子，过载能力强，运行稳定；低压电器部分的器件我们采用进口；信号采集板由我公司自行开发生产的，精度高，性能可靠。
图一： RQ节能装置系统方框图
四﹑工程报价
序号 注塑机节能装置型号 电机功率 数量(台) 单 价 金 额
1 RQ2000-4T01100Z 11KW 3 11660 34980
2 RQ2000-4T01500Z 15KW 11 13840 152240
3 RQ2000-4T01500Z 22KW 3 19582 58746
五﹑投资成本及成本回收期
贵厂的18台注塑机加装18套RQ注塑机节能装置，总的投资成本为人民币贰拾陆万玖仟肆佰壹拾贰圆整（￥：269412.00元）。
根据我们以往的改造经验，国产定量泵注塑机平均电机节电率可达到30%～60%，22KW 3台、15KW11台、11KW3台、合计总功率为264KW，按每月开机25天,每天18小时，电机效率为0.7,每度电按0.8元收费。
一个月应耗电费为：264×18×25×0.7×0.8≈66528元/月
按最低节能30%计算每月节约电费为:66528×30%≈19958.4 (元/月)
回收期为： 245966.00元／19958.4元≈12(月)
即约12个月就可收回全部投资。这只是一个最保守的算法,实际使用回收期会更短，因此，我们建议贵厂逐步对注塑机进行节能改造，这样会大大降低贵厂的电费，提高产品的市场竞争力。
六．交货期及售后服务承诺
1、 合同签订后一个月内进场安装，安装调试一周。
2、 本公司免费提供人员培训。
3、 本公司对产品24小时服务，提供的设备如发生任何故障，本公司保证在24小时内有维修人员到达。
4、 保修范围:一年半内免费保修，凡属我方施工或产品质量造成的损坏,均属我方保修责任范围。不可抗力及人为操作不当因数不在保修范围之内。过保修期我们只收取材料费且终生维护。
深圳市荣奇电力电子有限公司
联系电话：0755-83500116/13602690854
传真：0755-83718116
联系人：饶经理
2003.11.13
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