6ES7222-1HF22-0XA8参数设置

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注塑机节能改造方案

               节能效果达到30%―70%

    随着科学技术的发展，科学家们将用绿色用电来缓解、对付面临能源危机及环境保护。对企业家来说：降低能耗，降，提高工艺，提高产品质量、产量，使自己的产品在市场上的竞争中有一席之地。

    在塑料工业中，注塑机是一种通用型机械。在传统设计上，只考虑到共用性，设计时是以较大容量为基础，在实际的加工中，常常是大马拉小车的现象，所以，在注塑机运行过程中电能浪费相当严重。

    注塑机的运行工序过程一般分为锁胶、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等，随产品及加工工序不同，各工序所需液压、流量、压力不同。对于油泵马达而言，注塑机在注塑过程的负载是处于变化状态。其原注塑油泵马达以恒定的转速提供的液压流量，多余的液压将通过溢流阀回流，此过程称高压节流，高压节流效率一般为60%－70%。能量损失多达30%－40%，同时由于液压长期全速循环流动与液压件机械剧烈磨擦，造成油温过高，噪音过大，机械寿命缩短等不良现象。

例如一台CLF－600T（油泵电机为55KW）的注塑机在产生某一种塑料工件时，整过工艺周期为43.1－50秒，经现场测得其各工艺阶段，所需时间和油泵电机负载电流如下：

  锁模∕射台前进：4.1秒       　　  75A

  射胶：          5.5秒       　　  52A

  保压：          9秒        　  　52A

  冷却∕储料：     23秒            52A(前9.1秒)

  开模∕射台后退： 3.7秒            75

    由此可见，系统各工序油泵实际所需功率变化很大，特别是在射胶的保压和冷却阶段，设备所用的55KW油泵电机利用得很低度，并且在实际的运行加工过程中，系统有大量时间处于待机状态，电机空转，其相当部份电能浪费了。

    根据注塑机这一工艺特性，我公司研制、开发出注塑机专用型变频器，把定量泵液压系统改变成为变频控制(马达)系统。这种变频控制(马达)系统的运行，将随工艺、工序要求，可自动调节液压、油压的流量。满足了注塑工况工艺要求，又能达到节能30%－70%的效果，并具有比原控制系统保护功能更强、更安全、更可靠。

由以理论分析与实际测得：把通用型注塑机改用注塑机专用型变频调速控制以后有以下几种优点：

  1.    节能降耗、降。

  2.    满足各工况工艺要求，提高了产品质量、产量。

  3.    实现了软起动，对电网、变压器无起动电流冲击。（根据用户的电网容量情况，可适当增加容量，免增容费）。

  4.    由恒量泵改为变量泵，养活了因油压过高而对机械的冲击、磨损、延长机械寿命。

  5.    相对地降低了油温，机械噪音。

以下是我公司节能改造部分厂家的实例：

顺达电脑厂注塑机改造报告

一、    概述

   顺达电脑厂现有CLP系列注塑机，规格80T－1000T，油泵交流电机功率为11KW－90KW，产品为ABS和PVC塑料件。在生产过程中，设备的自动控制过程如下：

  锁模∕射台前进→射胶保压→冷却∕储料→开模∕射台后退(下一循环开始)。 

  经现场检测，一台CLF－600T（油泵电机55KW）注塑机在生产某种塑料件时，整个工艺周期为43.1秒，其中各工艺所需时间和实测油泵电机负载电流如下：

  1) 锁模∕射台前进：4.1秒       　　    75A

  2) 射胶：          5.5秒       　　　    52A

  3) 保压：            9秒        　 　　52A

  4) 冷却∕储料：     23秒         　    52A(前9.1秒)

                                       46A(后13.9秒)

  5) 开模∕射台后退： 3.7秒              75

   由此可见，设备所用的55KW油泵电机利用效率很低，相当部分电能变成了无功功率，降低了电网质量，造成了电能损失，增加了企业的生产成本。因此，对该系列注塑机进行改造，必定会产生良好的节电效果。

二、改造方案：                                   

系统方框图：

根据注塑机的工艺要求和变频器的节能特点，可令油泵电机在不同的工艺段运转于不同的转速，相应于变频器输出不同的频率。

   1)    锁模∕射台前进：30－40HZ

   2)    射胶∕保压：　　40－50HZ

   3)    冷却∕储料：　　 3－15HZ

   4)    开模∕射台后退：30－40HZ

   这样，一方面，在电机利用效率低的情况下，通过变频调速充分提高电机的利用效率，达到大幅度的节能的目的；另一方面，由于CLF注塑机各个工艺段之间负载变化大，所以可以通过使用节能型变频器，也在相当程度上节省了电能。例如：我公司注塑机系列就是这样一种智能交流感应电机节能变频器，它同时具有变频调速、动态功率调节和动态￠补偿三方面功能。其核心是通过微电脑对电机的工作负载进行实时监测，并对负载的变化作出快速响应，使电机在任意负载下均能获得较佳的电压供给，以实现较大的节能效果。下面举例说明：

从电机的V-A特性曲线可知：当电机的负载从**→50%→30%依次减低，很明显，随着电压的变化会使电流逐渐降低到较低点X、Y、Z。该节能控制器可以通过其*特的负载电脑监控系统，以每秒5000次的采样速率，密切监测着负载变化，并随着负载的变化快速地调整电机的输入电压，使其保持在较佳工作点，使电机在整个负荷范围内的能量消耗达到较小程度，即该节能变频器可以在不影响电机转矩和转速的情况下，可以根据负载的变化，不断的为电机提供一个使电能消耗减少到较小的较佳电压，在使用该智能变频器后，除了能更强有力的运转外，更能充分体现节能效果。

    另外，该智能控制器还能根据电机负载的变化情况，对供给电机的电压及电流进行优化控制，大幅度改善马达的功率因数，使电机能在较率下运转。

    因此，在CLF系列注塑机节能改造中采用森海注塑机系列的3075Z节能变频器，可以通过变频调速(不同工艺段在不同且适宜的变频下运行)、动态功率调节及大幅度改善电机功率因数三方面途径，来达到可观的节能效果。

三、经济分析

  1、金融：

  对CLF系列注塑机进行节能改造，就单台CLF-600T注塑机来说，其油泵电机为55KW，则全套节能装置总造价为60500元人民币。

对顺达电脑厂全厂所有的41台CLF注塑机进行节能改造的话，大约需要250**民币。

  2、节能率估算：

   1)    根据P=√3UICOS￠，在不考虑改善和动态调功的情况下，如相应电流不变(其实为减小)，结合变频器输出电压随频率变化的规律，可估算出总节能电率为：

 2)    对于系列注塑机这种变化大的负载，系列的智能变频器，利用其*特的动态功率调节功能至少可以节能5%以上。

综上所述，就算不考虑￠的改善，总节电率至少达到：31.4%＋5%=36.4%

  3、投资回收期： 

根据CLF－600T注塑机在现加工塑料件43.1秒件工作周期内、各工艺段所用的时间及油泵电机负载电流计算，每小时耗电量达37.6度；如工作周期内、各工艺段所用的时间及油泵电机负载电流计算，每小时耗电量达37.6度；如果按照每月工作30天，每天工作24小时，每度电按一元收费，节电率按36.4%计算：

  每月节约电费为：37.6×24×30×1×36.4%＝9857.2（元）

  投资回收期：60500÷9854.2＝6.2（月）

  即：大约6.2个月就可以收回全部投资。

四、CLF系列注塑机节能改造后节电效果显著，投资回收期短，具有良好的应用前景。CLF－600T注塑机是顺德市顺达电脑厂目前使用的注塑机系列的一种规格，因CLF注塑机原理相同，森海系列注塑机专用变频器可全面推广使用，那样将会创造更好的经济效益。

   使用注塑机专用变频器在节省电费开销的同时，由于变频器能准确有效的控制和多余的电力供应，还能防止电机不必要热损耗，改善工作环境。同时采用了**低噪音的高载波IGBT器件，令电机能在**低噪音、低震动及较佳工作状态下平稳运转。

    我们采用无感矢量变频运行技术（参考电气原理图），变频器实时的检测来自注塑机电脑板给出的压力及流量信号，圆盘机压力或流量信号是0～1A，经内部处理后，输出不同的频率，调节马达转速，即：输出功率与压力和同步自动跟踪控制，相当于定量泵变成了节能型的变量泵，原液压系统与整机运行所需功率匹配，了原系统的高压溢流能量的损失。可以大大减轻合模、开模的震动，稳定生产工艺、提高产品质量，减少机械故障，延长机器使用寿命，又能够节约大量的电能。

一、空压机工作原理简述
   工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也阳转子齿被主电机驱动而旋转。
   　　具体操作程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
  
   二、原系统工况存在的问题
   1、 主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用
   　　电设备的运行安全。
   　　2、 主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。
   　　3、 主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
   　　4、 主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时对机械量大。
  
   三、变频改造方案设计
   根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：
   　　1、 电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能**过±0.02Mpa。
   　　2、 系统应具有变频和工频两套控制回路。
   　　3、 系统具有开环和闭环两套控制回路。
   　　4、 一台变频器能控制两台空压机组，可用转换开关切换。
   　　5、 根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。
   　　6、 为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
   　　7、 在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不**过允许的范围。
   　　8、 考虑到系统以后扩展问题，变频器应满足将来工况扩展的要求。
  
   四、改造方案原理
   由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机 转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。 反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使 储气罐内空气压力稳定在设定压力上。

 二、现场情况：
    现场有2台22kw水泵，水泵一般打到4公斤左右；现控制方式：水压控制，现为全压启动；基本上24小时全开；一般杭州电费尖峰电价0.97 元/度，低峰电价0.53元/度，中段电价0.73元/度，平均电价0.72元/度。
    三、节能空间分析、解决方案及：
    我们知道，水泵属平方递减转矩负载，使用的水泵额定，通常都**过实际的流量，又因为根据工艺要求需调节流量，而采用阀门调节或白白浪费，这种通过人为增加阻力的方法确能达到调节流量的目的，但浪费了大量的电能，如果不做调节更是如此，因此回收这部分电能损耗会收到很好的节能效果，从流体力学我们知道，流量与电机转速及电机功率的关系如下：
    Q1 /Q2= n1/ n2 H1 /H2=(n1 /n2)＾2 P1/ P2 =(n1/ n2) ＾3
    Q代表风量流量，H代表风压（管网水压）， P代表轴功率， n代表转速
    从上式可知当Q下降时，H和P分别以平方和立方下降。故现场的节能空间是有的，现场两台22kw水泵，目前抽水压力一般达到4公斤，现每台泵串联一台ED-2003-0220FP风机水泵专用型变频器，本机控制（面板操作键或电位器均可），如需使用本机运程Up，down控制，另加两个按钮，人工通过压力表确定抽水量手动调水泵频率（转速），节电率一般情况不低于25%。建议辅材：两个接触器、(设置一个旁路,节能故障时自动旁路到工频状态。动力柜（两台可装一个壳体内）、空开、线缆，考虑现场工作环境，特选用水泵型专用变频器，另配厚1.2的动力柜（1200*900*300）,具有*特的防腐防潮散热装置，主电路等易潮易处喷打绝缘漆或封胶。系统稳定、启动电流大大减小。定、转子损耗小、对延长电机寿命十分有利，还可以减少噪音、减少电机发热量，改善水泵的负载特性，提高系统的运行效率。节电率可达25％左右。 

一、空压机节电改造的可行性

    空压机在使用过程中的耗能是有目共睹的，我公司依据变频原理研制的JBJ空压机节能控制器可对所有马达驱动的空压机进行节电改造。总体节电效果显著，节电率达20-50%。

    现以我公司在深圳电业有限公司的实际改造为例说明如下：

    电业公司目前有4条全自动生产线，另有注塑机80来台，所需的压缩空气由一组压缩机组提供。该厂供气系统共有380V压缩机四台，其中两台37KW始终工作，另55KW和45KW根据供气情况在不同的时间段内投入使用。由于压缩机在设计上的不足及生产过程中不确定因素，此空气压缩系统存在如下缺陷：

    1、浪费电能。生产线上压缩空气工作压力要求为3kgf/cm2,输气总管上压力保持在3.2kgf/cm2较合适。由于空气不可能恒定，实际上，两台37KW空压机运行基本可满足要求，三台空压机运行，则出现较频繁的排空放气现象，浪费电能较为严重。而且系统压力经常在3kgf/cm2-4kgf/cm2大范围波动，一定程度上影响某些工序的产品质量。

    2、噪音大。空气压缩机自动排空放气时噪音较大，造成环境污染。

    3、电网冲击大。由于三台空压机均为工频启动、运行，机器的起动电流较高达到630A以上，对电网造成冲击。

    4、供气量波动。由于系统无法自动调节供气量，供气量的波动对产品的质量有一定影响。

    综上所述，可运用JBJ空压机节能系统对现有空气压缩系统进行技术改造，利用PID控制变频技术建立恒压供气系统，从而达到节电、减少噪音、降低设备摩损、减少对电网冲击、提高功率因素、稳定产品质量等效果。

二、空气压缩系统节电改造原理

    1、节电原理简介

    JBJ节能控制器采用变频技术及较新PID控制技术，利用压力传感器信号及有关电气控制信号，根据设定的压缩气体压力值控制空压机马达转速，将气压维持在所需的压力值上，将平时不必消耗的能量节省下来，从而达到节电的目的。

    系统采用连续的程控，不存在频繁启动时的大电流冲击现象，可有效保护电网。

    节电原理框图：

    2、改造要求

    现厂方供气系统共有压缩机四台，其中两台37KW始终工作，另55KW和45KW根据供气情况在不同的时间段内投入使用。厂方要求，空压机供气采用恒定压力供气，供气气压范围为0～1MPa；除两台37KW空压机全频（工频）工作外，另外55KW及45KW可切换投入工作，其运行频率根据所需气压受控运行。

    3、控制方式

    纳入系统运行的有1台55KW空气压缩机（1#泵），1台45KW压缩机（2#泵），2台37KW压缩机（3#，4#泵）。其中两台37KW工频运行，不能调速，另两台由变频器调速。根据该厂空压机的具体情况，电机驱动设备变频器选用55KW变频器，可适应55KW和45KW两台空压机使用。

    为实现输气管道上的恒压供气，在输气总管上安装了一个压力变送器，将管网里的压力变换成4～20mA信号送到智能型自整定PID调节器。PID调节器将其输入的4～20mA信号变成0～10VDC的电信号，控制变频器的输出频率及输出电压，从而改变电机的转速。系统工作时，3#、4#泵工频运行，如管网压力不够，变频器控制2#泵开始工作，若工作到工频状态时管网上压力仍不够，变频器自动切换到1#泵，使其变频运行直至管网所需压力；当管网压力过高时，1#泵停止运行，变频器自动切换到2#泵，若仍过高，则2#泵停止工作，仅3#，4#工频运行即可。从而使总管的气压基本恒定，达到恒压供气的目的。

    当压缩空气的消耗出现较大的变化，系统压力达到设定的较大值或较小值时，装于输气总管上电接点压力表将检测到的信号送入逻辑切换控制器，作为系统投入/切出工频机组的一个重要条件（但不是一的）。当系统需要投入工频机组时，系统首先综合判断哪一台机组处于准备就绪状态（STANBY），然后发出报警信号，经延时后则执行起动命令；压力过大而须停机时，不必人工干扰，系统直接发出停机指令，使机组停机。
 
三、综合效益分析

    JBJ空压机节能控制器可较大程度上降低空压机的耗电量，由于实现了无级调速控制，空压机的耗电量就与气动设备使用情况密切相关了。经加装JBJ空压机节能控制器进行节电改造后，我们预计总体上的节电效果一般可达到20%～50%，有些空压机可达到更高的水平。

    电业公司空气压缩机组经改造后，经实测达到如下效果：

    1．节省电能：恒压供气系统投入运行后，可使贮气罐的气压保持在设定值的2.5%范围内，将自动排空而损失的电能节省下来，经实测，节电率达到40%左右，同时功率因子提高至ф>0.95,减少了无功损耗；

    2．降低噪音，减少环境污染：恒压供气系统由于实现了变频控制，基本上排空放气的情况，从而改善了噪音对环境的污染；

    3．延长机械部件使用寿命：使用JBJ空压机节电系统后，空压机大多数时间运行在工频之下，能明显减少机械部件的磨损，延长机器寿命，减少维修费用和缩短维修时间；

    4．实现了软起动：减少机组起动电流对电网的冲击，同时可灵活地重复多次起动，避免了自藕降压起动在这方面的不足；

    5．实现恒压供气：系统投入运行后，提高了供气可靠性和负载变化的调节能力，保证了恒定的供气压力，进一步保证了产品质量的稳定性；

    6．运行可靠，故障率几乎为零：系统设有过载、失压、欠压、过流、缺相等保护功能，运行可靠；

    7．操作简易，发生故障不影响生产：节能器发生故障后，可自动停机并发出故障信号，同时，可转换到市电使空压机正常运行，不影响生产。