一、 異步伺服的概念
伺服是一種能夠精確響應(yīng)信號(hào)的控制系統(tǒng),是變頻器發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物。伺服的特性是力矩大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,控制精度高。在液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,伺服的類(lèi)別通常是根據(jù)其控制電機(jī)的類(lèi)別分為異步伺服和同步伺服,控制異步電機(jī)的是異步伺服,控制同步電機(jī)的是同步伺服。
二、 液壓系統(tǒng)電機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程
國(guó)內(nèi)液壓系統(tǒng)的電機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段,每個(gè)階段都一種代表性的節(jié)能技術(shù)。
第一代節(jié)能采用變頻技術(shù)(2000年開(kāi)始普遍推廣),只考慮了頻率對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整,而沒(méi)有考慮負(fù)載對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響,造成液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率下降,節(jié)電率低等缺點(diǎn)。
第二代節(jié)能采用同步伺服技術(shù)(2008年開(kāi)始普遍推廣),更換了同步電機(jī)+內(nèi)嚙合齒輪泵+同步伺服等液壓系統(tǒng)整套驅(qū)動(dòng)體系,克服了變頻技術(shù)缺點(diǎn)的同時(shí),帶來(lái)了制作過(guò)程復(fù)雜、成本昂貴、售后服務(wù)困難等問(wèn)題。而且隨著時(shí)間的推移,同步電機(jī)必然會(huì)退磁。
第三代節(jié)能采用異步伺服技術(shù)(2010年開(kāi)始推廣),在繼承變頻技術(shù)和同步伺服技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的情況下,通過(guò)先進(jìn)的軟件算法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。配合傳統(tǒng)的異步電機(jī)和葉片泵,就能夠達(dá)到行業(yè)一流的節(jié)電效果,并且在一定程度上提升生產(chǎn)效率。
三、 壓鑄機(jī)和注塑機(jī)的節(jié)能空間
壓鑄機(jī)和注塑機(jī)分別是金屬和塑料成型的重要生產(chǎn)設(shè)備,由于耗電量非常大,俗稱(chēng)行業(yè)“電老虎”。大功率的壓鑄機(jī)和注塑機(jī),主要以液壓系統(tǒng)傳遞能量,過(guò)去以定量泵設(shè)計(jì)為主。
兩類(lèi)液壓設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程有一定類(lèi)似之處,在液壓設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中,每一道工序的工作速度和壓力是不同的,除了高壓鎖模、壓射和增壓(射膠及熔膠)有時(shí)需要較大速度和壓力外,其它工序都工作在較小的速度和壓力下工作,其速度和壓力是靠流量比例閥和壓力比例閥來(lái)調(diào)節(jié),通過(guò)調(diào)節(jié)流量比例閥和壓力比例閥的開(kāi)啟度來(lái)控制流量和壓力大小。
但是整個(gè)生產(chǎn)周期中,定量泵電機(jī)一直處在高速運(yùn)行狀態(tài),提供恒定的流量,多余的液壓油通過(guò)溢流閥回流到油箱,能量損失達(dá)到25-80%,存在較大的節(jié)能空間。
采用異步伺服節(jié)能技術(shù)后,壓鑄機(jī)和注塑機(jī)的均可以實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果,通常的節(jié)電效果和投資回收期情況如下表所示。
設(shè)備分類(lèi) 節(jié)能指標(biāo) | 壓鑄機(jī) | 注塑機(jī) | ||
冷式壓鑄機(jī) | 熱式壓鑄機(jī) | 定量泵 | 變量泵 | |
節(jié)電率范圍 | 30%-60% | 20%-40% | 25-80% | 15%-50% |
平均節(jié)電率 | 45% | 30% | 45% | 30% |
投資回收期 | 6-12月 | 10-16月 | 6-12月 | 12-24月 |
四、 異步伺服的應(yīng)用范圍和優(yōu)勢(shì)
異步伺服節(jié)能技術(shù)主要用于壓鑄機(jī)、注塑機(jī)、空壓機(jī)、注膠機(jī)、吹瓶機(jī)、鞋機(jī)、鋁型材擠壓機(jī)、制磚機(jī)、液壓站、中央空調(diào)、液壓沖床、油田抽油機(jī)及加工中心等領(lǐng)域。
異步電機(jī)在液壓系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下:
1. 節(jié)能效果好:可以達(dá)到與同步伺服+齒輪泵+同步電機(jī)系統(tǒng)改造相同的水平,通常節(jié)電率差異在±5%以?xún)?nèi),項(xiàng)目效益好。
2. 性?xún)r(jià)比高:異步伺服只需要配合異步電機(jī)和葉片泵使用,安裝簡(jiǎn)單,性?xún)r(jià)比特別高,成本節(jié)約30-50%或更高。
3. 系統(tǒng)穩(wěn)定、壽命長(zhǎng):異步伺服自身的控制方式和穩(wěn)定性都屬于行業(yè)領(lǐng)先水平,且其配套使用的異步電機(jī)無(wú)退磁隱患,葉片泵的使用壽命和穩(wěn)定性均優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品。因此系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性更好,壽命更長(zhǎng)。
4. 良好的瞬間過(guò)載能力,200%的額定負(fù)載條件下可持續(xù)工作0.5秒,180%的額定負(fù)載條件下可持續(xù)工作10秒,150%的額定負(fù)載條件下可持續(xù)工作1分鐘,充分保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定和模具適應(yīng)性。
5. 低頻大轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行,0.25Hz負(fù)載突變時(shí)轉(zhuǎn)矩也能快速地響應(yīng)和穩(wěn)定運(yùn)行,0.25Hz能夠達(dá)到180%額定轉(zhuǎn)矩,最大限度保證節(jié)能效果和液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定。
五、 深圳藍(lán)海華騰公司的節(jié)能實(shí)踐
深圳市藍(lán)海華騰技術(shù)有限公司作為異步伺服的首創(chuàng)者,親自見(jiàn)證了異步伺服的誕生和5年來(lái)的應(yīng)用推廣,不但參與了異步伺服在節(jié)能改造領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用,而且成功進(jìn)入了注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、空壓機(jī)新機(jī)配套市場(chǎng)。
“工作就是播撒愛(ài)”是藍(lán)海華騰這支從業(yè)經(jīng)歷20多年的節(jié)能團(tuán)隊(duì)矢志不渝的使命和行動(dòng)法則。我們一直專(zhuān)注電機(jī)節(jié)能,近年來(lái)得到了社會(huì)各界的大力支持和幫助,與異步伺服相關(guān)的主要獎(jiǎng)勵(lì)有:
A 2010年,曾獲“中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)”《最佳獨(dú)特優(yōu)秀節(jié)能產(chǎn)品獎(jiǎng)》
A 2011年,曾獲廣東省塑料工業(yè)協(xié)會(huì)《最佳節(jié)能貢獻(xiàn)獎(jiǎng)》和《最佳節(jié)能優(yōu)秀產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)》
A 2012年,通過(guò)《國(guó)家塑料機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心》檢驗(yàn),達(dá)到國(guó)家一級(jí)能耗標(biāo)準(zhǔn)。
A 2014年,作為節(jié)能、驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的唯一企業(yè)參與了《壓鑄機(jī)能耗測(cè)定方法》、《壓鑄機(jī)能耗限定值及等級(jí)評(píng)定方法》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,并在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中公開(kāi)測(cè)試,節(jié)能效果領(lǐng)先同行。
異步伺服節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,離不開(kāi)社會(huì)各界的共同努力。藍(lán)海華騰期待在社會(huì)各界的鼓勵(lì)和鞭笞下,與節(jié)能行業(yè)的同行、客戶(hù)共同成長(zhǎng),為節(jié)能減排的事業(yè)、為藍(lán)天碧水的夢(mèng)想,做出更多的努力。
(摘自壓鑄注塑裝備能效提升研討會(huì)會(huì)刊)