惠丰变频器在塑料机械上的应用

分类：技术教程日期：2007-12-10 00:00:00

摘要：
本文根据对塑胶机的工作原理，详细介绍了惠丰变频器的实际使用特点及使用后的影响。

一、前言
最近10年，中国经济一直保持着高速增长，与此不协调的是：持续数年的电力供应紧张严重影响了企业的正常生产，上半年全国拉闸的省市区已达24个。很多地区都实行通“四”停“三”，企业叫苦连天，不得不考虑花费大量资金自己上发电机组以解燃眉之急。
我国是鞋业的最大制造国，企业有2万多家，其中福建，江苏，浙江又是全国的塑料制鞋基地，有大小流水线上万条。今年塑料成本成倍上升，企业之间竞争更加激烈。节能降耗作为企业增加效益，提高竞争力的重要手段已成为广泛共识，逐步被人们接受。

二、全自动圆盘式塑胶类射出成型机（以下简称“圆盘机”）工作原理与特点
圆盘机是制鞋企业的常用设备，也是出了名的“电老虎”，企业老板对它是“爱，恨交加”，主要是该机械用电功率大。国内已有很多企业对注塑机成功实现了节能改造，效果很好一般节电率都实现了30%以上，但对圆盘机改的却很少，经过分析主要原因是大家对圆盘机的工作原理不是很了解，以至于无从下手。
机械特点
a 主要用于生产：单色、双色、三色运动鞋、休闲鞋鞋底。
b 原料为热可塑性材料： TPR，PVC等
c 该机械微电脑控制，分为主机，副机，操作简单。
圆盘机与卧式注塑机的工作原理的比较
1 液压系统
两种机械动力都是靠液压驱动，油泵采用定量叶片泵模式（卧式注塑机一部分采用变量泵），在注射工作工程中，根据工艺的不同要求，注射压力高低变换很频繁，其中低压维持（冷却保压）是通过溢流阀过压溢流泄压，在整个过程中传统模式电机一直在工频下全速运行。电能浪费很严重。
2 机械组成
单色机：一台主机，跟卧式注塑机有点类似。
双色机：一台主机和一台副机。副机负责射胶，熔胶，上模，下模等动作，主机包括了副机的动作，多了一个圆盘旋转的动作，实现模具的移动和定位。
三色机：有一台主机和2台副机组成
3 模具的组成
卧式注塑机：一套模具工作，工艺变更时模具也要变换
圆盘机：机型不同模具数量也不同，一般为 18 20 24 30套模具。根据工艺的不同要求，我们通过操作显示屏设定模位使用是否有效。如： TY-322, 24模位（可以安装24副模具），生产中可以根据需要设定全部或部分模具为有效模具位）。工作原理：大转盘实行高速顺时针旋转，当扫描检测到有效模位时，单片机和PLC根据设定的程序将减速运行，到达定位位置时，转盘进行精确定位，实现模具的定模。否则，转盘会一直运行到下个有效模位。
卧式注塑机：只要有开合摸信号，注塑机就可以工作
4 压力的调整
2者都采用了比例压力控制，注塑机每生产一种产品，工艺压力就是一个固定值
圆盘机因为模具多，每个模位的压力可以通过面板单独设定，适用于不同射出量的产品生产。
5 模具的工作模式
卧式注塑机：活动模和固定模，固定模不动，活动模在有指令时执行左右开模和锁模，整个过程为直线运动。
圆盘机：固定模具和活动模具是有大转盘来实现移动和定位的。当有锁模和开模指令时。液压缸执行上升和下降动作。取产品时。由操作人员人为的打开活动模具，取出产品。
6 圆盘
根据机械模具数量的不同，在圆盘上等分了若干模具位。若主机和副机都没有检测扫描到有效模具位时，单片机和PLC将发出指令圆盘由主机提供压力进行高速运转。当系统检测到有效位时，圆盘减速后进行精确定位。
7 产品的冷却方式
卧式注塑机采用水冷，有冷却时间的概念，通过水冷系统实现模具和产品的冷却
圆盘机：无时间冷却概念，无冷却水循环系统，靠冷却风机实现产品的冷却

三、圆盘机的工作原理
圆盘机作为制作鞋底的注射机，注射过程包括以下几个动作：锁模，射料，熔胶，开模，圆盘快速，慢速等各个动作，整个过程对工作速度和工作压力都有不同的要求，通过操作面板实现设定。
单色机：一台主机，主要向系统提供压力，完成射胶熔胶和开模锁模动作，同时控制转盘系统，完成模具的移动和定位。
双色机，三色机与单色机有点类似，主机负责圆盘的移动和定位。
该机器运行控制分为手动运行和自动运行两部分：手动控制时，操作人员必须提供相应的命令，变频器才会完成相应的动作。自动运行时，各模位选用完成，各模位选用完成，进料量，压力，时间都设定完成且料管温度加热已到达后，将主机油泵启动，将手动，自动开锁切换到自动位置，按自动启动按键即可进行自动步骤。
在自动运行中，将自动状态切回手动状态，除圆盘会执行慢速定位的动作外（圆盘在运行中做此切换）其他动作及时停止，可用手动操作复位。

四、圆盘机的节电原理与分析
圆盘机的电气设计是按照最大的生产能力设计的，而实际生产中很少用得了这莫大的功率，老式的机械电气系统设计中油泵马达转速保持不变，输出功率也是基本保持不变，生产中存在大马拉小车现象。造成了能源的浪费。同时由于机械在工作过程中存在着压力的突变，会造成机械结构压力冲击大，油温高，整机寿命低。
圆盘机具有主，附机结构和旋转式多模位转盘的特点，但实际使用过程中，使用到的有效模位并没有那模多，试机和打样使用到的更少，造成了主副机经常处于长时间待机状态。副机只有检测到有效模具位时，才执行动作。在圆盘旋转时副机不做任何动作，平时高速运行的电机产生的高压油通过溢流阀泄放到油箱，这部分液压油不仅没做有用功，而且产生热量
可行性分析：
圆盘机的控制一般采用比例流量比例压力控制模式，既微处理器将设定的压力流量值转换为0——-1A的模拟信号来控制阀的线圈，从而控制阀的开度实现压力与流量的控制。我们在采用变频器时可以使用变频器的外部模拟量控制功能，通过转换将0——-1A的电流信号转换为相应的控制信号实现模拟量对变频器的控制，实现对油泵马达的转速控制，真正做到需要多大的压力，电机就出多大的力。通过这种方式我们实际是将一个定量泵转换成了节能型的变量泵，实现电机软起，大大减轻了合模，开模时的震动，稳定生产工艺，提高产品质量，延长机器的使用寿命，同时节约了电能。（附电路图）

五、变频器节能改造后的特点
1操作简单，与原机械系统同步运行。
2实现工变频切换功能，保证不耽误生产
3软启动，减轻机械震动，降低油温，减少机械噪声污染，延长油封的老化时间，减少了维修量，改善了工作人员的工作环境。
4高节电率，一般为30%以上。

六、变频器改造后遇到的问题和解决方法：
1.生产效率问题。
变频器的启动（加速）、停机（减速）均须一定的时间，这样势必会影响生产的效率。可以通过改进生产工艺的方式使生产效率接近于工频运转。
2.信号干扰。变频器作为干扰源容易干扰别的设备，同时作为精密设备又容易被别的设备干扰。
例如静电干扰保护。如原注塑机没有可靠的接地系统，建议重新设计接地回路，以保证圆盘机、电机、变频器以及其他需接地的电路有良好的接地回路。接地系统的设计请参考有关资料，这是抑制干扰，防止静电的关键措施。
3.温度信号受干扰的问题
对于某些品牌的圆盘机，在经过变频改造后会发生温度信号受干扰的现象，温度信号大幅度偏移。不仅如此，改造后的圆盘机还会对邻近的一定距离内的其他圆盘机产生干扰，影响温度控制。
经过实际观察与测试，在有可靠接地系统的情况下，改造后的圆盘机只对本身的温度信号有干扰，而对于邻近的其他圆盘机不会造成干扰。这说明，良好的接地系统可以吸收掉来自同一电网内其他用电设备对其本身的干扰。
安装变频器后，温度控制受干扰的解决方式大致有三种：
一，在变频器输出端加装输出电抗器来减小变频器对周围环境的影响。。
二，如果控制加热线圈的功率器件为固态继电器，而非接触器。固态继电器的控制信号极易受到变频器的干扰，具体处理办法为可以在固态继电器的控制端加装阻容吸收电路
三，圆盘机温感探头的型号，在早期的产品中，其外壳（屏蔽层）与信号的负端“－”是接在一起的，极容易受到外界的干扰。在圆盘机变频改造后如温度控制受到干扰，可采取如下的办法：
a．将温感探头更换为屏蔽层与接地线完全分开的型号，几路温感探头的“－”端共同与大地相连。或将原来的普通热电偶更换为绝缘型热电偶会有明显的效果。
ｂ．在温控仪及电脑的电源侧加装输出滤波器。
4.圆盘机电机的振动问题。
电机振动问题一般由两种原因引起。第一：电动机的机械共振，当电机在某一频率附近共振比较严重时可以通过设置共振频率回避点来解决。惠丰变频器提供了两个共振频率回避点，完全可以避免由于机械原因引起的共振现象。第二：变频器频率的快速波动引起电机转速突变，导致油泵，油管振动。可加强电机与机体的刚性连接（加双螺母紧固，加装垫片等）。如果以上措施仍不能解决请于本公司联系或更换变频专用电机。
5.电机发热的问题
由于变频改造后，电机运行在低频段的时间较长，电机温升会比原来升高5－6℃属于正常情况，建议加装脱离电机而独立工作大风量冷却风机，以加强电机的散热效果。
6.高次谐波问题。
高次谐波的产生是变频器不可避免的问题，一般都不会影响电网的质量，对于电网供电质量有特殊要求的企业可以加装交流输入电抗器以及直流平波电抗器。