传统的液压注塑机存在非常大的节能空间。注塑机生产塑料制品是一个高耗能的过程,素有电老虎之称。传统液压式注塑机在成形时油泵始终连续运转,在无负荷状态运转时驱动油泵的电动机也要消耗其额定功率约1/3的电能,是一种典型耗能设备。
传统注塑机改造的基本原理是:拆除原有电机及油泵,同时配置新的伺服电机、伺服驱动器、旋转编码器、齿轮油泵、滤波器、制动电阻、高精度压力传感器等附件(如图一所示)。该伺服控制系统可以实时监测液压系统的压力和流量,及时通过改变伺服同步电机的转速和转矩,对压力、流量做出相应的调整,最终维持系统的压力快、准、稳控制。伺服改造后的压力响应时间小于100ms,平均综合节能效率可达50%,最高可达80%。表一给出了各种节能方法的效果比较。
注塑机通过伺服电机节能改造可以大大降低生产成本。能耗占塑胶生产成本的7%,假设省电45%,则企业成本下降3%以上,而现状是塑胶加工企业的平均利润率低于5%,因此注塑机的伺服化改造具有明显的经济效益。
注塑机伺服化改造实现了数字化控制,使得控制更加准确,产品精密度提高。改造经验证明,可以将加工精度提高10%。同时提高了产品的良品率,减少了原料使用,带来多方面的效益。伺服控制响应速度的提升,可以使效率提高5%~10%。。
节能改造效益分析
目前,我国 “非节能型”注塑机的市场保有量已经超过100万台。如果按每台注射机平均功率30Kw(合模力300吨)、每天工作24小时计算,每台机器一年的耗电量为30×24×365=262,800千瓦时。若以每台注塑机平均节能50%计算,现有的100万台注塑机全部数控节能改造后,一年可以节省电能262,800×100万×0.5 = 1314亿千瓦时,少燃烧1615万吨标准煤(1千瓦时=0.1229Kg标准煤(火力发电)),少排出4231万吨二氧化碳(一吨标准煤产生2.62吨二氧化碳)。去年我国用电量4.19万亿千瓦时,可以实现用电总量下降3%,节能减排效果非常明显。如果开机率为50%,用电总量下降1.5%。
以一台55Kw注塑机节电率40%~80%计算为例,每年节电为(0.4~0.8)×55×365×24 = 192720~385440千瓦时。按某市第三档用电每度0.82元计算,并且按照企业实际开机率50%计算(换模具、检修、维护等),一年节约电费:(192720~385440)×0.82元×0.5 =(7.8万~15.8万元)。