【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合理的地區(qū)，舉辦一些有針對(duì)性的展會(huì)，把國(guó)外客戶吸引過(guò)來(lái)，拓寬國(guó)際市場(chǎng)領(lǐng)域 。 技術(shù)改造方案和建設(shè)規(guī)模 具體技術(shù)改造方案 工藝技術(shù) 影響注塑機(jī)節(jié)能性的因素主要有三項(xiàng) : a 流量設(shè)定與馬達(dá)轉(zhuǎn)速的線性 (即控制器及其轉(zhuǎn)接器輸出信號(hào)的線性 ) 。線性越好 , 節(jié)能效果越好。 b 控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度?？刂葡到y(tǒng)的速度響應(yīng)越快 , 節(jié)能效果越好 , 加工效率越高 。 控制系統(tǒng)的力矩 (電流 ) 響應(yīng)越快 , 制品品質(zhì)越好。因此 , AC 伺服系統(tǒng)較變頻器驅(qū)動(dòng)好。 15 c 驅(qū)動(dòng)單元的控制方式和選用。變頻器的矢量控制的低速力矩特性比 V/ F 控制得好 , 矢量控制低速可輸出 150 %的額定力矩 , 其制品質(zhì)量好 。 帶 PG反饋的矢量控制的動(dòng)態(tài)速降小 , 動(dòng)態(tài)速降的恢復(fù)時(shí)間短 , 其制品質(zhì)量更好 。 伺服系統(tǒng)零速可輸出 200 %的額定力矩 , 動(dòng)態(tài)速降更小。采用伺服系統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)的節(jié)能型注塑機(jī) , 其節(jié)能效果最好 , 效率最高 , 制品質(zhì)量最好。 在液壓系統(tǒng)中，泵的輸出功率為 W=PXQ ，式中， P 為泵輸出壓力， Q為泵輸出流量，從該表達(dá)式中可以看出，改變泵的輸出壓力或輸出流量，均可改變泵的輸出功率。 總所周知 ，注塑機(jī)各個(gè)動(dòng)作所需的功率不一樣，而且變化較大，若能使泵的輸出功率與負(fù)載功率相匹配，則可達(dá)到節(jié)省能源的效果。不難看出，在負(fù)載一定的情況下，在定量泵液壓系統(tǒng)中，由于泵輸出的流量是一定值，但負(fù)載有速度要求，所以一部分流量需從主溢流閥流回油箱，這就是常說(shuō)的溢流損耗。另外，由于用比例節(jié)流閥做調(diào) 速回路，所以又存在節(jié)流損耗。在開(kāi)環(huán)變量泵液壓系統(tǒng)中，由于有斜盤改變泵出口的大小，從而改變了泵輸出流量的大小，所以沒(méi)有溢流損耗，但是，開(kāi)環(huán)變量泵在流量控制狀態(tài)下也存在著節(jié)流損耗，所以，開(kāi)環(huán)變量泵的調(diào)速回路是容積 —— 節(jié)流調(diào)速回路。閉環(huán)變量泵由于其是用一比例減壓閥或比例伺服閥控制斜盤活塞，使斜盤保持一定的開(kāi)口，當(dāng)泵輸出壓力達(dá)到預(yù)定壓力（由壓力傳感器監(jiān)測(cè)）時(shí)，泵切換至壓力控制狀態(tài)，所以，閉環(huán)變量泵既無(wú)溢流損失，也無(wú)節(jié)流損失。由于這類液壓系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)都是用得比較多的，相信大家對(duì)這些系統(tǒng)的原理都已耳熟能詳，這里不再贅述。 對(duì)變量泵（開(kāi)環(huán)或閉環(huán)）液壓系統(tǒng)而言，它有以下必要特性： 表 31 變量泵（開(kāi)環(huán)或閉環(huán)）液壓系統(tǒng) 的必要特性 必要特性編號(hào) 液壓系統(tǒng) 液壓泵 A 節(jié)能 容積調(diào)速（流量可變） B 壓力、流量比例控制 高機(jī)械效率 C 動(dòng)作高響應(yīng) 壓力控制狀態(tài)和流量控制狀態(tài)能順暢地切換 16 同樣，對(duì)于伺服節(jié)能系統(tǒng)液壓系統(tǒng)而言，它也應(yīng)該有它的必要特性。可以先對(duì)伺服電機(jī)的工作原理做一番了解，這有助于導(dǎo)出伺服節(jié)能系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的必要特性。 XX 公司 采用交流伺服電機(jī)通常都是標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用伺服電機(jī)，有鼠籠形轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)形式。與普通電機(jī)一樣，交流伺服電機(jī)也由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有兩個(gè)繞組，即勵(lì)磁繞組和控制繞組，兩個(gè)繞組在空間相差 90176。電角度?；\型轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子和普通三相籠式電機(jī)相同。在這里以杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)如圖一： 杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖由外定子，杯形轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子脈沖計(jì)數(shù)裝置四部分組成。轉(zhuǎn)子由非磁性導(dǎo)電材料（如銅）制成，內(nèi)定子僅作磁路用。這類交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小。交流伺服電機(jī)的工作原理和單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別。但是，交流伺服電機(jī)必須具備一重要特性：可控性。即無(wú)控制信號(hào)時(shí)，它不 應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果控制信號(hào)消失，它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在控制繞組加控制電壓（ U2）的情況下，勵(lì)磁繞組和電容串聯(lián)，產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近 90176。，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可以看成是由兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成起來(lái)的。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)幅值不等，但以相同的速度，向相反的方向旋轉(zhuǎn)。它們切割轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電勢(shì)和電流以及產(chǎn)生的電磁力矩也方向相反、大小不等（正轉(zhuǎn)者大，反轉(zhuǎn)者小）合成力矩不為零，所以伺服電機(jī)就朝著正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，隨著信號(hào)（ U2）的增強(qiáng)， 磁場(chǎng)接近圓形，此時(shí)正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及其力矩增大，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及其力矩減小，合成力矩變大，如負(fù)載力矩不變，轉(zhuǎn)子的速度就 17 增加。如果改變 U2的相位，即移相 180o（極性改變），旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相反，因而產(chǎn)生的合成力矩方向也相反，伺服電機(jī)將反轉(zhuǎn)。若控制信號(hào)消失，只有勵(lì)磁繞組通入電流（ I1），伺服電機(jī)產(chǎn)生的磁場(chǎng)將是脈動(dòng)磁場(chǎng)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距 T162。、 T 的合成轉(zhuǎn)矩 T 的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在控制繞組電壓為零時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用，如圖二所示。 XX 公司 采用的伺服系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)差率大 于 1。這樣使伺服電機(jī)啟動(dòng)迅速，而且穩(wěn)定運(yùn)行范圍大?？刂齐妷捍笮∽兓瘯r(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓成正比?？刂齐妷旱臉O性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也將改變。圖三是交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。 可以看出：普通的兩相和三相異步電動(dòng)機(jī)正常情況下都是在對(duì)稱狀態(tài)下工作，不對(duì)稱運(yùn)行屬于故障狀態(tài)。而交流伺服電機(jī)則可以靠不同程度的不對(duì)稱運(yùn)行來(lái)達(dá)到控制目的。這是交流伺服電機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動(dòng)機(jī)的根本區(qū)別。 所以，伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)速度和方向也跟著變化。現(xiàn)在可以導(dǎo)出伺服節(jié)能液壓系統(tǒng)的必要特性： 表 32 伺服節(jié)能液壓系統(tǒng) 的必要特性 必要特性編號(hào) 液壓系統(tǒng) 液壓泵 伺服電機(jī) 適應(yīng)性 A 節(jié)能 變速控制 高響應(yīng) 壓力流量比例控制 B 動(dòng)作高響應(yīng) 高機(jī)械效率 高效率 控制對(duì)象能順暢地切換 C 低速時(shí)大轉(zhuǎn)矩 18 圖四和圖五分別是伺服節(jié)能系統(tǒng)的馬達(dá)效率和輸出轉(zhuǎn)矩圖（與誘導(dǎo)馬達(dá)對(duì)比）。 伺服節(jié)能系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的控制原理：圖六 、圖七 是 XX公司 采用的伺服節(jié)能系統(tǒng)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。 圖六 圖七 該系統(tǒng)也有兩種工作狀態(tài)：流量控制狀 態(tài)和壓力控制狀態(tài)。在流量控制狀態(tài)下，壓力傳感器所監(jiān)測(cè)到的壓力 19 小于設(shè)定的壓力，伺服馬達(dá)按流量控制狀態(tài)工作，即控制伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量保持在設(shè)定值。流量控制狀態(tài)時(shí)，泵處于流量閉環(huán)控制狀態(tài)。在壓力控制狀態(tài)下，壓力傳感器所監(jiān)測(cè)到的壓力將達(dá)到或達(dá)到設(shè)定值時(shí)，伺服馬達(dá)按壓力控制狀態(tài)工作，即控制伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速至最小，僅向系統(tǒng)控制泄漏或保壓所需的流量。此時(shí)泵處在壓力閉環(huán)控制狀態(tài)。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) XX 公司 采用 上海御能公司的 交流同步伺服控制器和永磁式同步伺服馬達(dá)作為控制主核心的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 永磁式同步伺服馬達(dá)由定子、轉(zhuǎn)子、高精度反饋元件 (如光電編碼器等 ) 組成。采用高性能稀土永磁材料形成氣隙磁場(chǎng)具有如下優(yōu)點(diǎn) : 結(jié)構(gòu)緊湊 , 功率密度高 。 轉(zhuǎn)子慣量小 , 響應(yīng)速度極快 。 超高矯頑力稀土永磁 。 抗去磁能力強(qiáng) 。 幾乎在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可恒轉(zhuǎn)矩輸出 。 低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小 。 平衡精度高 , 高速運(yùn)行平穩(wěn) 。 噪音低、振動(dòng)小 。 全密封設(shè)計(jì) 。 性價(jià)比高。 交流同步伺服驅(qū)動(dòng)器采用 DSP (數(shù)字信號(hào)處理器 ) 芯片 , 大大加快了數(shù)據(jù)的采集與處理速度 , 使電機(jī)運(yùn)行性能良好 。 應(yīng)用大規(guī)模門陣列電路 , 20 使產(chǎn)品具有很高的可靠 性 。 使用最新的功率器件 IPM, 使驅(qū)動(dòng)器體積大為減小 。 控制方式具有開(kāi)放式功能。 系統(tǒng)特性如下 : 流量與馬達(dá)轉(zhuǎn)速曲線線性好 。 空載電流 3～ 5 A 。 空載和滿載 (14 MPa) 響應(yīng)時(shí)間小于 180 ms。 電機(jī)的選擇方法如下圖所示： 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) XX 公司 的伺服節(jié)能系統(tǒng)整機(jī)控制系統(tǒng)采用 上海御 能 公司的 伺服系統(tǒng)控制器， 該控制器 能 全數(shù)字控制 , 使可控性好 , 可靠性高。硬件設(shè)計(jì) : 人機(jī)界面、邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)中心、伺服驅(qū)動(dòng)、溫度控制和傳感器 。 軟件控制 : 通訊軟件公用模塊設(shè)計(jì)、 DSP 芯片處理。 其具體性能如下圖 ： 御能 控制器功能 21 控制器的選擇方法如下圖所示： 油泵 的選擇 油泵同樣采用上 海御能公司的油泵，原有變量泵拆除。 作為執(zhí)行部件，油泵與伺服系統(tǒng)的良好匹配對(duì)注塑機(jī)的整機(jī)性能至關(guān)重要，御能伺服系統(tǒng)具備先進(jìn)的負(fù)載參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)功能，可以適配各種油泵，包括齒輪泵、柱塞泵和螺桿泵。 油泵的選擇方法如下圖所示： 實(shí)際選取時(shí)只需排量符合即可，類型齒輪泵、柱塞泵和螺桿泵中選用最經(jīng)濟(jì)的一種即可。 具體案例舉例 22 在實(shí)際改造中具體伺 服電機(jī)、油泵及控制器的選擇可按下表選擇 表 5 系統(tǒng)配置選擇表 案例： XX 工業(yè)園二期管件一車間鎖模力為 380噸 液壓系統(tǒng)原配置： 37KW異步電機(jī)， SUNNY 葉片泵。 產(chǎn)品：直徑 110管件接頭三通，重 621g/件 ， PVC， 1出 1。 根據(jù)系統(tǒng)配置選擇表做出以下改造配置： 23 對(duì)比結(jié)果如下圖： 人員、財(cái)務(wù)的跟進(jìn) 人員培訓(xùn) 分階段分步安排，每完成一個(gè)型號(hào)或已階段注塑機(jī)改造后即進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)或適用責(zé)任人員的培訓(xùn)，直到 改裝完成驗(yàn)收合格 ，再做 統(tǒng)一培訓(xùn)。 財(cái)務(wù)根據(jù)實(shí)際改造進(jìn)度提前做好相應(yīng)資金準(zhǔn)備。 （二）建設(shè)規(guī)模 根據(jù) XX 公司 現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)管理水平等綜合考慮，本項(xiàng)目 利用原有廠房面積 1800m2進(jìn)行改造， 改造 主要針對(duì) XX 工業(yè)園二期管件車間各型號(hào)注塑機(jī)共 186 臺(tái) 進(jìn)行。 改造后不但會(huì)降低公司生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，更能大大節(jié)約電能的消耗。 項(xiàng)目 節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 表 33 改造前后注塑機(jī)電機(jī)功率對(duì)比表 序號(hào) 設(shè)備型 號(hào) 數(shù)量（臺(tái)） 改造前電機(jī)功 率（ KW） 改造后電機(jī)功率（ KW） 改前總 功率 改后總 功率 總節(jié)省 1 80注塑機(jī) 10 10 100 45 55 2 100 注塑機(jī) 12 14 168 158 10 3 125 注塑機(jī) 15 15 225 135 90 4 130 注塑機(jī) 14 19 266 92 174 24 5 150 注塑機(jī) 10 15 150 90 60 6 160 注塑機(jī) 10 20 200 54 146 7 165 注塑機(jī) 12 19 228 133 95 8 180 注塑機(jī) 12 19 228 133 95 9 188 注塑機(jī) 14 22 308 126 182 10 200 注塑機(jī) 12 22 264 158 106 11 220 注塑機(jī) 9 22 198 119 79 12 230 注塑機(jī) 10 27 270 90 180 13 280 注塑機(jī) 10 30 300 180 120 14 285 注塑機(jī) 7 30 210 126 84 15 320 注塑機(jī) 7 30 210 126 84 16 330 注塑機(jī) 5 37 185 111 74 17 380 注塑機(jī) 6 39 234 198 36 18 400 注塑機(jī) 3 41 123 67 56 19 500 注塑機(jī) 5 55 275 165 110 20 600 注塑機(jī) 2 67 134 80 54 21 650 注塑機(jī) 1 77 77 33 44 總量 186 630 4353 2420 1933 由上表可見(jiàn)，在沒(méi)有改進(jìn)的情況下，所有注塑機(jī)消耗的總功率達(dá)到4353KW，經(jīng) 過(guò)改 造之 后總 功率 則只有 2420KW， 改造 后節(jié) 省能 源43532420=1933KW。 注塑機(jī)綜合 能耗降低 44%。 25 那么每天節(jié)省電量為 1933 24=46392 KWH 那么每年節(jié)省電量為 46392 365=16933080KWH 按工業(yè)用電 元的單價(jià)算，那么全年節(jié)約電費(fèi)為 =1219 萬(wàn)元。 若折標(biāo)系數(shù)取 ，那么全年將節(jié) 約標(biāo)準(zhǔn)煤 =567噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 26 第四章 項(xiàng)目建設(shè)方案 原材料供應(yīng) 與消耗 需求量與來(lái)源分析 公司需改造設(shè)備 186臺(tái)，即需要伺服系統(tǒng) 186 套。詳細(xì)數(shù)量見(jiàn) 下 表 表 41 技術(shù)改造設(shè)備需求 序號(hào) 設(shè)備型號(hào) 數(shù)量（臺(tái)） 改造所需設(shè)備數(shù) 量 來(lái)源 控制器 伺服電 機(jī) 油泵 傳感器 1 80注塑機(jī) 10 10 10 10 20 上海御能公司 2 100 注塑機(jī) 12 12 12 1