随着能源供应日趋紧张、价格高扬，节能型注塑机、压铸机需求将越来越大，促使众多生产企业更加注重节能技术的研发。目前，在通用机基础上，经过发展创新，技术含量得到不断提升。注塑机、压铸机的节能改造，就目前情况看，正在从过去的流量比例和压力比例控制走向变量控制或定量控制。变频调速控制、伺服控制的注塑机、压铸机。能耗比传统设备可降低30%。油泵马达耗电量占整个设备耗电量的比例高达50%～65%，因而也极具节能潜力。目前国内注塑机、压铸机大致应用定量泵、大小泵、变量泵、变频技术四种泵和电机组合，正确选择油泵和电机可以减少资源浪费。设计与制造新一代节能型注塑机、压铸机，已成为相关生产企业追求的目标。
一. 注塑机
注塑机:是以高分子塑胶材料为加工对象,及螺杆运动进行工作。工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。对于油泵马达而言，注塑过程在几个阶段的负载总是处于变化状态，
在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失高达36%-68%。传统的注塑机没有对机器的驱动电机进行调整，即只要机器通电，电机就始终以额定转速运行。由于电机与油泵同轴，油泵将以额定排量将油吸入液压系统中，当系统需要的流量小于油泵所提供的流量时，多余的油将被回流，这势必极大浪费。在注塑机的几个动作阶段中，只有锁模、射胶、熔胶、开模三个阶段是需要对控制对象实施速度控制的，保压阶段仅需要进行压力控制。
变量泵工作原理：在转速不变的情况下，通过改变液压泵排量，同时电机负载也会随着排量而改变，达到省电的目的。变量泵与标准定量泵的主要区别是输出功率不同，变量泵的输出功率是随负载的变化而变化，而定量泵的输出功率相对恒定，在小流量动作情况下，变量泵的输出功率很低，而定量泵的输出功率基本恒定。配备高响应功率匹配比例变量泵系统令注塑机液压系统输出与整机运行所需功率匹配，无高压节流溢流能量损失，特别在射胶工序、熔胶、冷却工序的节电效果较高，平均可达30-50%的节电效果。对射胶保压时间较长的厚身或大型制品，节电的优越性更加明显。同时，相同电机功率可配用更大排量油泵，令整机速度加快。
变量泵注塑机一般情况下用于小型机，对于中、大型注塑机来讲，采用变量泵对设备成本增加太多，很不经济。中、大型注射机一般均采用多个定量泵联合工作的方式来达到变换动作速度的目的，通过泵的加载、卸载和匹配，能源消耗也能够得到合理的控制。另外变量泵对油的清洁度要求较高，这增加了变量泵注射机的使用成本，进而限制了其应用。
二. 压铸机
压铸机工艺过程一般分为锁模、压射、保压、冷却、开模等几个阶段。
压铸机的生产周期中，锁模—储能—压射—增压—冷却—开模—顶针等各阶段需要的流量和压力都不同。
但是定量泵压铸机的油泵电机一直处在高速运行状态，提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流到油箱，造成了大量的能量损失。
在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失高达36%-68%。传统的压铸机没有对机器的驱动电机进行调整，即只要机器通电，电机就始终以额定转速运行。
由于电机与油泵同轴，油泵将以额定排量将油吸入液压系统中，当系统需要的流量小于油泵所提供的流量时，多余的油将被回流，这势必极大浪费。在压铸机的几个动作阶段中，只有锁模、压射、保压三个阶段是需要对控制对象实施速度控制的，保压阶段仅需要进行压力控制。
三.伺服电机如何节能
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机结构图
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
伺服系统应用在注塑机或压铸机上时，主要是使油泵的供油量与电机的转速成正比，因此我们可以通过降低电机在各个动作时的转速，使油泵的供油量与压铸机的实际流量需求相一致，冷却的时候让电机停下来，几乎消除溢流现象，以达到节能的目的。
对于某一型号的注塑机或者压铸机而言，由于油缸的活塞面积已经固定，且油泵的参数也已知，因此油泵的流量与电机的转速为线性关系，且油路内的压力也正比于电机的输出扭矩。所以，对于伺服电机而言，只要精确控制电机的输出扭矩和转速，那么就是精确控制了注塑机在工作时的流量和压力
具体控制思路为，可让伺服系统工作在带力矩限制的速度模式下，此时，如果油路内的压力在设定压力以下，电机将在最短时间内（十至百毫秒级）加速或减速到给定的速度，使油路达到下一个工作状态所需要的压力，到达力矩限制值以后，电机停止或以很低的转速工作，从而可快速准确地控制油路压力和流量，没有任何的卸流，达到节能的功效。
四．节能效果分析
以电液伺服驱动系统为主要特征的混合型注塑机，以既具有全电机的节能效果，又具有液压机优异动力性能的特点，近年来发展异常迅速。 电液伺服系统与传统的液压机比较，优异的节能效果是这一技术受到市场青睐的很重要的因素。下图是伺服油泵系统、变量泵系统、定量泵系统三种方式的能耗对比图。
伺服油泵系统、变量泵、定量泵三种方式的能耗对比图
从图3中可以很明显的看出采用伺服油泵系统，节能效果十分显着。伺服系统响应速度快，压力上升时间和流量上升时间快至30ms，提高了液压系统的响应速度，减少了动作转换时间，加快了整机的运行节拍；更为重要的是，伺服系统给注塑机带来的不仅仅是节电，还有高效和精密，这意味着在单位时间内生产出更多的产品，不良品率更低。这两方面节约的成本虽然不容易计算，但其效果更加可观。
下面以实例来说明，经过实际改装，并对改装前后的用电情况进行了测试，具体数据如下：
制品加工周期：109.8s；
日工作时间：24小时；
日产750模1500件；
改造前日耗电量:287度
改造后日耗电量：127.2度
节电效果达55%。
该套系统总价格40890元，电费按平均0.8元/度计算，每天可节约127.8元。仅从节约用电上计算，320天即可回收投资。
五、结束语
中国目前电力消耗量居世界第二位，仅次於美国，产值能耗却为世界平均水平的三倍，是世界上产值能耗最高的国家之一，所以，节能减排已经上升到中国之基本国策的高度。
在塑料行业，中国的塑料机械和塑料加工业的数量占全球的三分之一。按照中国目前规模以上企业塑料制品的年产量6600万吨，加工每吨塑料制品耗电300度计算，中国每年仅塑料加工业就需耗用198亿度电，所消耗的电能极为巨大。业内专家估算，中国每年塑料机械的市场销售容量达10万台，年产值约400亿元，按电加热消耗占整机产值的5%计算，电加热消耗的年产值接近20亿元。若考虑历年已经投入使用的将近50多万台套的塑机节能改造的市场容量，中国塑料加工市场节能潜力之大可以想像。
当伺服节能控制技术的概念刚刚在国内兴起的时候，我们使用的伺服电控系统以进口的国外品牌为主，虽然性能得到了保证，但是国外伺服系统成本较高，企业的投资回报期较长，市场很少大批量采购。为了更好的贴近市场，降低注塑机的成本，在提高了整个注塑机的运行精度的同时大幅的降低了整机的能耗，而且生产成本只有进口机的三分之一，大大满足了国内伺服注塑机市场的需求
综上所述，无论是变量泵注塑机，还是伺服电机泵注塑机，甚至全电动注塑机，它们都是朝着提升注塑机的节能技术和节能效果的方向发展。由于，中国塑机市场的特殊性，变量泵和伺服电机泵注塑机均有发展的空间，只是伺服电机泵注塑机在综合性能上更优于变量泵注塑机。不管怎样，节能型注塑机已是中国塑机发展史上的一个重要里程碑，它必将给社会带来巨大的经济效益和良好的社会责任。
(摘自压铸注塑装备能效提升研讨会会刊)
