关于国产500T压铸机的伺服节能改造

   2020-09-01 中国铸造网刘新君44600
核心提示:  压铸机系列中,通常350T以下定义为小型压铸机,500T-800T定义为中小型压铸机,1000T-1650T定义为中大型

  压铸机系列中,通常350T以下定义为小型压铸机,500T-800T定义为中小型压铸机,1000T-1650T定义为中大型压铸机,1800T以上定义为大型压铸机。

  多年来压铸机的各功能动作一直都使用液压传动(近几年欧洲、日本已试尝用电动,但尚不成熟,问题是没办法完全取代液压系统) ,即用三相异步电动机驱动油泵,将机械能转化为液压能,然后再通过油缸将液压能转换为机械能,以实现如:合开模、压射、顶出、抽插芯、增压等动作。为了保证设备的工作效率和各动作的响应时间,电动机和油泵必须长期处于升压和卸压待命两种负荷状态下交变切换。

  那么就国产500T压铸机而言,主泵电动机的额定功率为37kw、4级电机,额定转速为1480r/min。即使在卸压待命状态下,电动机也还要保持1480r/min的额定转速和约15kw的输出功率(做无用功)。造成不必要的电力消耗。

  根据现场连读测定(用钳形电流表,每两小时为一个测定周期) ,以3.8JB下部出二腔模具为恒量标准,生产节奏每模次33 s (约1/3时间电机在做无用功),每小时耗电33.1度(含电控部分每小时耗电约3.5度)。每天平均按实际运转23小时计算消耗电能761.35度/天。每月平均按实际运转28天计算消耗电能21316.4度/月。按0.7元/度电,电费为14921.48元/月。

  出于以上原因,我们与设备制造厂商联系并联手对这部分进行改造试验,以达到节能降耗的目的。

  方案与优势分析如下:

  1. 取消原来的37kw的三相异步电动机和双联叶片油泵。

  2. 改用50kw伺服电动机和高压齿轮泵。

  3. 取消原来的电液双比例控制阀(各动作调整用),依靠伺服电动机快速响应和精准的变速功能进行控制。(图1)

  4. 伺服电机的优点:

  4.1. 伺服电动机响应速度很快(从静止状态到2200r/min的转速只需要 0.02s-0.03s(这是三相异步电动机无法实现的),响应时间与电液相当。 但由于其转速高,加大了油泵单位时间内的排量(L/r),使设备的各动作速度得到加快,储能器的储能时间也缩短了约2/5。

  4.2. 伺服电机的输出扭矩不受转速影响,可实现多级多段反复变速而且节点精准(这是三相异步电动机无法实现的),利用这一特性可取代比例调速阀。

  4.3. 在设备处于动作待命的情况下,可以处于完全停止状态,伺服电机不消耗电能,但是伺服控制电柜有约每小时1.5度的电能消耗。(图2)

(图1) 伺服电机和齿轮泵组

 

(图2) 伺服控制电柜

  5. 齿轮泵的优点:

  5.1 随着齿轮泵困油问题得到解决,齿轮泵己进入高压泵系列,而且制造成本低,对环境适应性强,噪声小、寿命长。

  5.2 能承受很大的交变负载和转速差,即使在很低转速的情况下其额定的输出排量(L/r)不会受到影响,这是叶片泵无法实现的功能(叶片泵要求恒速运行)。

  以上方案确定后,于2012年8月下旬实施改造。改造工时为12小时,改造总费用为60000.00元。

  节能效果:

  根据现场连续生产测定(用钳形电流表,每两小时为一个测定周期),以3.8JB下部出二腔模具为恒量标准:

  1. 生产节奏每模次由33 s缩短为31s,生产效率提高了6.06%。每天可多产出产品150模次,多创造加工费690元。

  2. 伺服电机负载因素: 约1/5时间电机处于满负载,2/5的时间电机处于半负载,2/5的时间电机处于停止状态。根据负载因素分布每小时耗电约25度电(其中包含电控部分每小时耗电约3.5度电和伺服控制电柜有约每小时1.5度电) 。每小时可节能8.1度电。节能效果达到24.5%

  3. ,每天平均按实际运转23小时计算节约电能186.3度/天。每月平均按实际运转28天计算节约电能5216.4度/月。按0.7元/度电,节约电费为3651.48元/月。如果按照产品生产节奏平均45s计算约12个月即可回收改造成本。

  总结:

  经过8个月的试运行,伺服改造部分运行正常。伺服指令与主机信号配合正常,无不良状况出现。

  目前此项改进方案已被设备生产厂商正式纳入设备销售选配表中的选项配置,己面向市场推广。

  后注:关于主泵伺服系统,早在2005年左右,以日本UBE公司已在中大型、大型压铸机上推广使用,并取得很好的节能效果。其生产节奏越长节能效果越明显。

  以2000T-2500T压铸机为例:生产节奏通常在90-150s之间,而50%-60%左右的时间设备是处于卸压待命状态,此时的电动机仍然以额定最大功率的40%在运转,而这种状态下的运转是在做无用功,无偿的消耗电能。而加上主泵伺服系统后平均可节电50%左右。

  (摘自压铸注塑装备能效提升研讨会会刊)

 
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