1：引言

能源是人類賴以生存和活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在當(dāng)代工業(yè)現(xiàn)代化體系中，最主要采用的動(dòng)力源是電力。人類進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源潰泛已成為世界問(wèn)題焦點(diǎn)之一，它直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)與能源供給之間的矛盾。目前企業(yè)經(jīng)營(yíng)的現(xiàn)實(shí)情況應(yīng)符合世界潮流：節(jié)能減排。因此，誕生了伺服控制系統(tǒng)在冷室壓鑄機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

2：伺服冷室壓鑄機(jī)的主要特點(diǎn)

  2.1：低能耗：比傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的冷室壓鑄機(jī)節(jié)能40%～70%。

  2.2：提高生產(chǎn)效率：伺服電機(jī)響應(yīng)速度快且轉(zhuǎn)速高。普通冷室壓鑄機(jī)采用的三相異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是1470轉(zhuǎn)/分，伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速可達(dá)2000轉(zhuǎn)/分，最大轉(zhuǎn)速可達(dá)2500轉(zhuǎn)/分。

  2.3：減少冷卻水的用量：伺服控制系統(tǒng)可以使冷室壓鑄機(jī)液壓油溫升上升緩慢，在一定工控條件下甚至完全不需要冷卻水。伺服冷室壓鑄機(jī)一般可減少冷卻水用量30%以上。

  2.4：改善工作環(huán)境：伺服控制系統(tǒng)可降低冷室壓鑄機(jī)運(yùn)行噪音。

現(xiàn)階段我們對(duì)伺服冷室壓鑄特點(diǎn)是比較關(guān)注的，而對(duì)其技術(shù)參數(shù)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范。

3：伺服冷室壓鑄機(jī)組成

  伺服冷室壓鑄機(jī)主要由冷室壓鑄機(jī)、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、濾波器、電抗器、液壓齒輪泵、PLC控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、壓力傳感器組成。

                     伺服冷室壓鑄機(jī)組成

4：伺服冷室壓鑄機(jī)能耗

4.1：伺服冷室壓鑄機(jī)節(jié)能原理

由于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用永磁材料制造而成，節(jié)省了勵(lì)磁能源；冷室壓鑄機(jī)是一種周期性循環(huán)的機(jī)械設(shè)備，完成一次周期性循環(huán)動(dòng)作分為鎖模、壓射、冷卻、開(kāi)模、頂針、儲(chǔ)能，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，每個(gè)動(dòng)作的工作壓力和流量的設(shè)定值不同，通過(guò)PLC模擬量輸出模塊將工作壓力和流量的電壓信號(hào)輸送給伺服驅(qū)動(dòng)器，控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，特別是在壓鑄機(jī)冷卻階段，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，沒(méi)有電能消耗，節(jié)省周期性循環(huán)工作能源。伺服壓鑄機(jī)比傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的冷室壓鑄機(jī)節(jié)能40%～70%。如圖二所示：DM1250SM伺服壓鑄機(jī)與DM1250普通壓鑄機(jī)能耗圖

由于不同噸位的壓鑄機(jī)能源消耗不一樣，該數(shù)據(jù)不能反映冷室壓鑄機(jī)的能耗及能耗等級(jí)。

4.2：比能耗

壓鑄機(jī)自動(dòng)循環(huán)一次的電能消耗與其額定鎖模力的比值，單位：kW·h/（模次·kN）。

比能耗參數(shù)很準(zhǔn)確地反映了冷室壓鑄機(jī)的電能消耗，同一屬性的冷室壓鑄機(jī)，測(cè)得的比能耗近似于一個(gè)恒定值；不同屬性的冷室壓鑄機(jī)，測(cè)得的比能耗不同。比能耗為壓鑄機(jī)能耗等級(jí)的分級(jí)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

4.3：比能耗測(cè)試條件

測(cè)試?yán)涫覊鸿T機(jī)比能耗時(shí)，壓鑄機(jī)參數(shù)按表1的要求設(shè)定。

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表1   冷室壓鑄機(jī)能耗測(cè)試工況一覽表

5：伺服冷室壓鑄機(jī)壓力特性

伺服冷室壓鑄機(jī)壓力特性是衡量壓鑄機(jī)性能的重要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)之一，壓力特性有壓力上升時(shí)間、壓力下降時(shí)間、壓力超調(diào)量和壓力波動(dòng)。

5.1：壓力上升時(shí)間

  壓力上升時(shí)間是指壓鑄機(jī)壓力從0上升到系統(tǒng)壓力所需要的時(shí)間。單位：ms；

如圖三中的t1。

5.2：壓力下降時(shí)間

壓力下降時(shí)間是指壓鑄機(jī)壓力從系統(tǒng)壓力下降到系統(tǒng)壓力的10%所需要的時(shí)間。

單位：ms；如圖三中的t2。

5.3：壓力超調(diào)量

壓力超調(diào)量是指壓鑄機(jī)在壓力上升過(guò)程中產(chǎn)生的最大壓力與系統(tǒng)壓力的差值。 單位：bar。

5.4：壓力特性對(duì)冷室壓鑄機(jī)的影響

壓力上升時(shí)間過(guò)快，壓力超調(diào)量增大，造成系統(tǒng)壓力峰值過(guò)大。壓力峰值過(guò)大會(huì)引起壓鑄機(jī)三大模板及拉杠變形甚至斷裂；壓力峰值過(guò)大容易損壞儀表及液壓元件；壓力峰值過(guò)大和壓力下降時(shí)間過(guò)快容易引起壓鑄機(jī)劇烈振動(dòng)、噪音增大。壓力上升時(shí)間和壓力下降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率過(guò)低。

6：伺服冷室壓鑄機(jī)流量特性

伺服冷室壓鑄機(jī)流量特性也是衡量壓鑄機(jī)性能的重要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)之一，流量特性有流量上升時(shí)間、流量下降時(shí)間。

6.1：流量上升時(shí)間

流量上升時(shí)間是指壓鑄機(jī)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?上升到額定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間。

單位：ms。

6.2：流量下降時(shí)間

流量壓降時(shí)間是指壓鑄機(jī)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)念~定轉(zhuǎn)速下降到零所需要的時(shí)間。

單位：ms。

6.3：流量上升時(shí)間和下降時(shí)間太短，生產(chǎn)效率提高了，但是容易產(chǎn)生伺服電機(jī)過(guò)速和伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，造成壓鑄機(jī)零部件容易損壞，降低壓鑄機(jī)性能。液壓齒輪泵的損壞90%是因?yàn)樗欧姍C(jī)的反轉(zhuǎn)引起的。流量上升時(shí)間和下降時(shí)間太長(zhǎng)，壓鑄機(jī)循環(huán)周期增長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低。

7：功率因數(shù)

功率因數(shù)是衡量伺服冷室壓鑄機(jī)對(duì)電能利用率的重要技術(shù)參數(shù)。功率因數(shù)越大，電能利用率高；反之，電源利用率低。

8：液壓油溫升時(shí)間

液壓油溫升時(shí)間是壓鑄機(jī)在全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行條件下，液壓油從常溫達(dá)到+55℃所需要的時(shí)間。該時(shí)間越大，壓鑄機(jī)需要冷卻水的用量越少；反之，需要冷卻水用量就大。

9：伺服電機(jī)溫度

伺服電機(jī)具有高效節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁體材料制做而成，如果電機(jī)溫度太高而又缺乏正確的保護(hù)措施和方法，很容易使轉(zhuǎn)子永磁體的工作點(diǎn)下降，發(fā)生退磁，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出力矩將會(huì)大幅度地減少，影響機(jī)器性能。為了防止電機(jī)轉(zhuǎn)子退磁，應(yīng)正確設(shè)定型電機(jī)溫度和保護(hù)功能。

10：載波頻率

載波頻率對(duì)伺服壓鑄機(jī)性能影響很大。

10.1：載波頻率越高，伺服電機(jī)振動(dòng)越小，運(yùn)行噪音越小，電機(jī)發(fā)熱越少，電機(jī)溫升減小。但是載波頻率越高，布線電容的容抗越小（Xc=1/2πfc），由高頻脈沖引起的漏電電流越大，同時(shí)電磁輻射也加大，對(duì)其它電子設(shè)備的干擾越嚴(yán)重。

10.2：載波頻率越小，伺服驅(qū)動(dòng)器允許輸出電流增大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，電機(jī)溫度升高，限容易引起電機(jī)轉(zhuǎn)子退磁。

11：總結(jié)

 伺服冷室壓鑄機(jī)具有能耗低、響應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，是壓鑄行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的對(duì)象，為了提高伺服冷室壓鑄機(jī)的穩(wěn)定性、減少故障率，對(duì)伺服冷室壓鑄機(jī)技術(shù)參數(shù)規(guī)范化勢(shì)在必行。

                    (摘自壓鑄注塑裝備能效提升研討會(huì)會(huì)刊)