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【正文】 00億元，而國內(nèi)市場需求約200億元，還有很大空間，注塑機(jī)的需求也逐步由南方向北方擴(kuò)散，同時也帶將帶動塑料工業(yè)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國注塑機(jī)雖然發(fā)展很快、生產(chǎn)品種也較多，基本上能供給國內(nèi)塑料原料加工與塑料制品加工、成型所需的一般技術(shù)裝備，個別產(chǎn)品也進(jìn)入世界前列，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家如德國、日本、意大利相比，中國注塑機(jī)還有一定差距，主要表現(xiàn)在品種少、能耗高、控制水平低、性能不穩(wěn)定等方面。 康泰公司現(xiàn)在生產(chǎn)所用注塑機(jī)全是采用變量泵動力系統(tǒng)，公司經(jīng)多年生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，變量泵系統(tǒng)存在不少缺陷：變量泵對流量變化的動態(tài)響應(yīng)時間較長，導(dǎo)致注塑周期加長；機(jī)器的噪音變大；對液壓油的清潔度要求較高。另外，與電液伺服系統(tǒng)相比，變量泵系統(tǒng)耗電要高出不少。當(dāng)今塑料行業(yè)競爭激烈，如若繼續(xù)使用當(dāng)前變量泵系統(tǒng)的話，康泰公司將在產(chǎn)品的生產(chǎn)周期上跟不上節(jié)奏，同時因為耗電量大，不但會浪費大量能源，也將會大大增加生產(chǎn)成本。因此，為了節(jié)約寶貴的能源資源，同時降低生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，必須對當(dāng)前的變量泵注塑機(jī)進(jìn)行改造。由此，康泰塑膠科技集團(tuán)設(shè)備技術(shù)中心（能源辦公室）副組長張文霖提出對康泰公司康泰工業(yè)園二期車間的現(xiàn)有注塑機(jī)進(jìn)行伺服節(jié)能技術(shù)改造。 項目發(fā)展概況 （項目）情況 在進(jìn)行大規(guī)模改造前，康泰公司挑選了三臺不同型號的注塑機(jī)進(jìn)行了伺服節(jié)能改造，然后與其它同型號的注塑機(jī)進(jìn)行了對比，其詳細(xì)情況如下表所示：表21 注塑機(jī)改造節(jié)能測試試驗項目測試一測試二測試三測試地點康泰工業(yè)園二期管件一車間康泰工業(yè)園二期管件一車間康泰工業(yè)園二期管件二車間材料PVCPPRPE制品Dn110等徑三通4025異徑彎頭變徑125160直通機(jī)型變量泵150注塑機(jī)伺服節(jié)能150注塑機(jī)變量泵125注塑機(jī)伺服節(jié)能125注塑機(jī)變量泵180注塑機(jī)伺服節(jié)能180注塑機(jī)每模耗電（KW/H）節(jié)能對比伺服機(jī)比變量泵機(jī)節(jié)能40%伺服機(jī)比變量泵機(jī)節(jié)能40%伺服機(jī)比變量泵機(jī)節(jié)能40%經(jīng)以上三項測試足見伺服節(jié)能注塑機(jī)在能耗方面的優(yōu)勢，康泰公司共有注塑機(jī)上百臺，改進(jìn)為伺服注塑機(jī)后可見在能耗方面將會大大降低。　 本項目于2011年8月8日上報崇州市經(jīng)濟(jì)局立項備案。在塑料工業(yè)中，注塑機(jī)是一種通用型機(jī)械。在傳統(tǒng)設(shè)計上，只考慮到共用性，設(shè)計時是以最大容量為基礎(chǔ)，在實際的加工中，常常是大馬拉小車的現(xiàn)象，所以，在注塑機(jī)運行過程中電能浪費相當(dāng)嚴(yán)重。注塑機(jī)的運行工序過程一般分為鎖膠、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等，隨產(chǎn)品及加工工序不同，各工序所需液壓、流量、壓力不同。對于油泵馬達(dá)而言，注塑機(jī)在注塑過程的負(fù)載是處于變化狀態(tài)。其原注塑油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供的液壓流量，多余的液壓將通過溢流閥回流，此過程稱高壓節(jié)流，高壓節(jié)流效率一般為60%－70%。能量損失多達(dá)30%－40%，同時由于液壓長期全速循環(huán)流動與液壓件機(jī)械劇烈磨擦，造成油溫過高，噪音過大，機(jī)械壽命縮短等不良現(xiàn)象。隨著世界各國在環(huán)保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴(yán)格的要求，節(jié)能已完成為注塑機(jī)電液系統(tǒng)的研究重點，目前，在注塑機(jī)節(jié)能、控制精度上，日本的全電動式注塑機(jī)相較于傳統(tǒng)液壓式注塑機(jī)具有非常明顯的優(yōu)勢。但全電動式注塑機(jī)的制造成本非常高、使用壽命、維護(hù)成本又不如全液壓式注塑機(jī)，因此也制約了它的發(fā)展。而電液伺服系統(tǒng)采用高性能的伺服電機(jī)與泵集成使用，根據(jù)注塑機(jī)生產(chǎn)的需要控制輸出壓力和流量。采用電液伺服系統(tǒng)注塑機(jī)的特點是：節(jié)電（比定量泵系統(tǒng)省電50%以上，比變量泵系統(tǒng)省電40%以上）、精密（注塑機(jī)制品重復(fù)精度高，動作重復(fù)精度高）、生產(chǎn)效率高（注塑成型周期短）、性價比高（售價略高于變量泵機(jī)型，但遠(yuǎn)低于全電式機(jī)型）?？堤┕咀鳛槲髂系貐^(qū)最大的化學(xué)建材生產(chǎn)企業(yè)之一，擁有注塑設(shè)備百余臺，現(xiàn)采用的變量泵注塑機(jī)對流量變化的動態(tài)響應(yīng)時間較長，導(dǎo)致注塑周期加長；機(jī)器的噪音大；對液壓油的清潔度要求較高。另外，與電液伺服系統(tǒng)相比，變量泵系統(tǒng)耗電仍然要高出不少。為了節(jié)約寶貴的能源，環(huán)境保護(hù)，同時提高生產(chǎn)效率使公司在市場激烈的競爭中占取優(yōu)勢，需要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行必要的節(jié)能技術(shù)改造。第三章 市場分析與建設(shè)規(guī)模中國塑料工業(yè)經(jīng)過長期的奮斗和面向全球的開放,已形成門類較齊全的工業(yè)體系,成為與鋼材、水泥、木材并駕齊驅(qū)的基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè),作為一種新型材料,其使用領(lǐng)域已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越上述三種材料進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，中國塑料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè)，近幾年增長速度一直保持在 10%以上，在保持較快發(fā)展速度的同時，經(jīng)濟(jì)效益也有新的提高。塑料制品行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)產(chǎn)值總額在輕工 19 個主要行業(yè)中位居第三，實現(xiàn)產(chǎn)品銷售率 %，高于輕工行業(yè)平均水平。從合成樹脂、塑料機(jī)械和塑料制品生產(chǎn)來看，都顯示了中國塑料工業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。：新經(jīng)濟(jì)增長點今后 515 年，塑料建材將成為新的消費熱點和經(jīng)濟(jì)增長點。隨著塑料建筑制品的品種逐步系列化、配套化和標(biāo)準(zhǔn)化，環(huán)保節(jié)能的要求和推廣應(yīng)用的力度加大，各種塑料管、門窗、高分子防水材料、裝飾裝修材料、保溫材料及其他建筑用塑料制品的需求將有較大幅度增加。按照建設(shè)部“十一五”規(guī)劃，5 年內(nèi)建筑節(jié)能要達(dá)到 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)能建筑總面積要超過 億平方米，其中新建筑 16 億平方米，改造現(xiàn)有建筑 億平方米。中國有 400 億平方米既有建筑，目前約有三分之一需進(jìn)行節(jié)能改造，按照每平方米 200 元的改造標(biāo)準(zhǔn)，這部分建筑節(jié)能材料和技術(shù)在未來的市場容量可達(dá) 萬億元。由于塑料管道具有節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地的特點，到 2011 年建筑給水和排水管道 80%將采用塑料管，建筑雨水排水管道 70%采用塑料管?！笆晃濉逼陂g，塑料管道工程用量平均每年將達(dá) 200 萬噸。而綜合成本較低、性能優(yōu)越、一次性投入稍高的塑料新型材料如 PU、EPS、XPS、PP、PVC 等發(fā)泡材料的應(yīng)用前景潛力巨大，拓展領(lǐng)域十分廣闊。近幾年，我國塑料管道產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，品種規(guī)格不斷增加，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。其中萬噸級產(chǎn)能的生產(chǎn)企業(yè)超過 70 家，10 萬噸級的企業(yè)也有 10 家左右，其中 PVCU管材生產(chǎn)企業(yè)年生產(chǎn)規(guī)模超過 1 萬噸的企業(yè) 60 多家。隨著國家對環(huán)境保護(hù)的日益重視，未來 5年內(nèi)國家將在排水管網(wǎng)建設(shè)方面投入巨資，這意味著塑料埋地排水管的發(fā)展市場空間加大。 10%的增速可能持續(xù)數(shù)十年業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，塑料管道產(chǎn)品每年大于10%的速度增長有可能要持續(xù)三四十年。因為中國是發(fā)展中國家，公共基礎(chǔ)設(shè)施和市政建設(shè)都相對落后，因此不論遇到多大的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，發(fā)展城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是大趨勢。與發(fā)達(dá)國家相比，中國目前在市政公用設(shè)施方面還相對落后。今后10～20年的時間內(nèi)，城市的市政公用設(shè)施投資需求不會降低，并將向城郊、城鎮(zhèn)和中心村延伸和擴(kuò)大?！笆晃濉逼陂g，中國市政公用設(shè)施總投資將達(dá)到5萬億元左右，年均增長約為20％。比如近年城市和農(nóng)村新建建筑面積每年分別達(dá)10億平方米左右。在這個過程中，塑料管道是必不可少的材料。從歷史上看，每個國家在應(yīng)對經(jīng)濟(jì)危機(jī)時，采取的辦法都是加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。中國的城市化建設(shè)要趕上世界發(fā)達(dá)國家的水平，還有很長的路要走。去年國務(wù)院常務(wù)會議審議通過了擴(kuò)大內(nèi)需促進(jìn)增長十項措施，其中多項措施都能給塑料管道行業(yè)帶來機(jī)遇。比如，加快建設(shè)保障性安居工程；加快農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大農(nóng)村沼氣、飲水安全工程和農(nóng)村公路建設(shè)力度，加強(qiáng)大型灌區(qū)節(jié)水改造；加快鐵路、公路和機(jī)場等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)；加快城鎮(zhèn)污水、垃圾處理設(shè)施建設(shè)，支持重點節(jié)能減排工程建設(shè)等為塑料管道行業(yè)提供了良好的市場環(huán)境。另外，四川地震災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建，新農(nóng)村水、電、路、氣、房的建設(shè)工程等都需要大量的塑料管道。中國是水資源嚴(yán)重短缺的國家，解決城鄉(xiāng)居民飲用水已成為首要難點。在這樣的形勢下給水工程已成為各地基礎(chǔ)建設(shè)的重點。國家也將大型的水利設(shè)施建設(shè)列為工作重點。據(jù)專家預(yù)測，到2011年城市供水量達(dá)700億立方米。給水工程將是塑料管道歷史性大發(fā)展的第二大機(jī)遇。記者還了解到一個數(shù)字：中國正在運行的城市供水管，約有13萬千米已到使用年限，需要更新和修復(fù)。在未來10年內(nèi)，僅此一項投資就將高達(dá)8000億元。 新興管網(wǎng)市場越來越廣除了建筑給排水管道，還有一批新興管道的應(yīng)用市場越來越多。污水排水管網(wǎng)。原國家環(huán)保總局提供的數(shù)據(jù)表明，到2011年所有城市的污水處理率不低于60%，污水資源化對城市排水、雨水管網(wǎng)提出更高的要求。一個大中城市的污水處理廠建設(shè)資金約為2億元，而完善污水廠的管網(wǎng)建設(shè)就要4億元。燃?xì)夤芫W(wǎng)。進(jìn)入21世紀(jì)的中國能源結(jié)構(gòu)正發(fā)生轉(zhuǎn)變，天然氣將成為我國能源的首選。按照國家發(fā)展計劃，在本世紀(jì)前20年中國要開工建設(shè)四大天然氣管網(wǎng)。輸送天然氣的高壓主干線目前還是采用大直徑、高強(qiáng)度的涂塑鋼管，而天然氣進(jìn)入城市后就要鋪設(shè)分送到用戶的聚乙烯中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)。以西氣東輸工程為例，主干線鋼管使用量是172萬噸，鋪設(shè)到各個城市的聚乙烯燃?xì)夤芫托枰?00萬噸。光纜護(hù)套管網(wǎng)。中國郵電通訊事業(yè)已跨越了從電纜通訊到光纖通訊的歷史階段，塑料光纜護(hù)套管的發(fā)展也超過人們預(yù)先的設(shè)想。預(yù)計以后光纜護(hù)套管的年用量將提高到10萬噸以上。埋地電力管網(wǎng)。21世紀(jì)城市建設(shè)的一個明顯標(biāo)志是，城市現(xiàn)在馬路兩邊林立的所有電力、通訊線統(tǒng)統(tǒng)從天上埋入地下。一種新型的氯化聚氯乙烯（CPVC）電力保護(hù)套管由于具有高強(qiáng)度、高耐溫性、阻燃效果好和高絕緣性及耐老化、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)秀的綜合性能，在該領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛?。?jù)統(tǒng)計，我國每年氯化聚氯乙烯電力保護(hù)套管使用量1萬千米以上。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心評估推廣處處長高立新介紹說，根據(jù)原建設(shè)部的規(guī)劃，我國塑料管道推廣應(yīng)用應(yīng)達(dá)到下列目標(biāo)，到2011年，塑料管道在全國各類管道中市場占有率達(dá)到60％以上。其中，建筑給水和建筑排水管道80％采用塑料管；建筑雨水排水管道70%采用塑料管；建筑電線穿線護(hù)套管90%采用塑料管；城鎮(zhèn)供水管道70％采用塑料管；城鎮(zhèn)排水管道50％采用塑料管；城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?0％采用塑料管?？梢娝芰瞎艿肋€有很大的發(fā)展空間，而2011年是發(fā)展的關(guān)鍵。隨著產(chǎn)量和質(zhì)量水平的上升，在國外公司進(jìn)入我國的同時，我國一些企業(yè)的塑料管道也走出國門，有的企業(yè)產(chǎn)品已銷往東南亞、中東、非洲、美洲及歐洲等地區(qū)。由于金融危機(jī)的影響，今年塑料管道出口可能會面臨一些困難，但也并不是無所作為。據(jù)介紹，中國的產(chǎn)品和技術(shù)出口在海外還是有一定市場的。比如，印度的塑料管道產(chǎn)業(yè)比較落后，建筑材料中更多的還是選擇水泥管等傳統(tǒng)產(chǎn)品，中國塑料管道在這里市場潛力很大。中國企業(yè)應(yīng)該選擇一些產(chǎn)品需求檔次比較合理的地區(qū)，舉辦一些有針對性的展會，把國外客戶吸引過來，拓寬國際市場領(lǐng)域。 技術(shù)改造方案和建設(shè)規(guī)模 工藝技術(shù) 影響注塑機(jī)節(jié)能性的因素主要有三項: 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)動好。 c 驅(qū)動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態(tài)速降小, 動態(tài)速降的恢復(fù)時間短, 其制品質(zhì)量更好。 伺服系統(tǒng)零速可輸出200 %的額定力矩, 動態(tài)速降更小。采用伺服系統(tǒng)驅(qū)動的節(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)各個動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，所以沒有溢流損耗，但是，開環(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）時，泵切換至壓力控制狀態(tài)，所以，閉環(huán)變量泵既無溢流損失，也無節(jié)流損失。由于這類液壓系統(tǒng)在國內(nèi)都是用得比較多的，相信大家對這些系統(tǒng)的原理都已耳熟能詳，這里不再贅述。對變量泵（開環(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（開環(huán)或閉環(huán)）液壓系統(tǒng)的必要特性必要特性編號液壓系統(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 同樣，對于伺服節(jié)能系統(tǒng)液壓系統(tǒng)而言，它也應(yīng)該有它的必要特性?？梢韵葘λ欧姍C(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。康泰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。定子上有兩個繞組，即勵磁繞組和控制繞組，兩個繞組在空間相差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)動慣量很小。交流伺服電機(jī)的工作原理和單相感應(yīng)電動機(jī)無本質(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。即無控制信號時，它不應(yīng)轉(zhuǎn)動，特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動時，如果控制信號消失，它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動。在控制繞組加控制電壓（U2）的情況下，勵磁繞組和電容串聯(lián)，產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場，適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90176。，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場可以看成是由兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場合成起來的。這兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場幅值不等，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?。┖铣闪夭粸榱?，所以伺服電機(jī)