1.擠出機節(jié)能的可能性分析
隨著不同時間段,它的主油泵壓力是變化的,而且起伏較大,這就存在節(jié)能的可能性,且潛力較大。所以擠出機一般節(jié)電率均可達20%~30%,甚至更大些。
在未使用變頻器的擠出機,其主泵壓力調(diào)整是依靠壓力卸荷閥來調(diào)節(jié)傍路油路的開度,來實現(xiàn)調(diào)壓力的方式,這種主泵調(diào)壓力方式,主泵的電動機轉(zhuǎn)速不變,依傍路閥門開度來調(diào)節(jié)壓力。實踐證明節(jié)能是很小的,因此是不經(jīng)濟的運行方式,要采用變頻器調(diào)速來調(diào)節(jié)主泵的轉(zhuǎn)速,從而改變流量和壓力是經(jīng)濟的運行方式(這時閥門的開度要全開),這就是擠出機主泵要采用變頻器的原因所在,從而有較大幅度節(jié)電的道理。至于模具移動的動力源也是液壓的,它有以下兩種方法:
(1)另配一臺小功率的低壓油泵。
(2)由主泵分路經(jīng)減壓閥作動力源。
對于各段時間的定位控制,常見有以下四種方法:
(1)依靠移動平臺的滑桿,用行程開關(小型的)。
(2)依靠時間繼電器定時控制(中型的)。
(3)依靠PLC或單片機控制(大型的)。
(4)利用變頻器本身多段速度與時間的控制(中小型)。
2.擠出機的變頻節(jié)能方案
1)單回路(純變頻)驅(qū)動控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)
圖5-27所示的是單回路控制調(diào)節(jié)方式。單回路(純變頻)驅(qū)動控制系統(tǒng)常用于裝設數(shù)量較多的小型的擠出機改造,對于定型的擠出機也可用于新設備制造。

圖5-27 單回路控制調(diào)節(jié)方式
2)雙回路(變頻-工頻)驅(qū)動控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)
雙回路(變頻-工頻)驅(qū)動控制系統(tǒng)常用于裝設數(shù)量較少的擠出機改造,如用于新設備制造,則可增加新設備的可靠性。常見的有兩種方法,如圖5-28(a)、(b)所示。
圖5-28(a)所示的是使用泛用型變頻器、風機泵類(系列)變頻器或通用矢量型變頻器對擠出機進行變頻節(jié)能改造的情況,這種方式需配置用來調(diào)速的壓力信號的轉(zhuǎn)換器(板)等,早期的對擠出機進行變頻節(jié)能改造時及對功率大的塑膠機械進行變頻節(jié)能改造時多有使用。
圖5-28(b)所示的是使用專用型變頻器或?qū)S檬噶啃妥冾l器對擠出機進行變頻節(jié)能改造的情況,這種方式無需配置壓力信號的轉(zhuǎn)換器(板),但只能使用一些變頻器廠家生產(chǎn)的塑膠專用型變頻器。現(xiàn)在的對功率較小的擠出機進行變頻節(jié)能改造時多有使用。
3.大型擠出機變頻改造特點
1)變頻器的選用
大型擠出機變頻改造中的變頻器的選用與中小型擠出機有所不同。大型擠出機主回路中用來驅(qū)動主油泵的變頻器一般可選用風機泵類(系列)變頻器(因各廠家所生產(chǎn)的塑膠機械專用變頻器的功率通常都較?。8鶕?jù)一些使用經(jīng)驗及大型擠出機主油泵的負載特性可知,風機泵類變頻器的性能良好、工作可靠、節(jié)電率高,一般均可以適應大型擠出機主油泵的要求。
對于有些情況下風機泵類(系列)變頻器對大型擠出機主油泵加/減速太快的適應性較差是,可以考慮將所選用風機泵類變頻器放大一級,也可選用泛用型變頻器。
2)變頻器控制方法簡述
大型擠出機主電路最好采用工頻一變頻雙主回路方式,以確保即便是變頻器出現(xiàn)故障,大型擠出機也可不間斷工作,從而提高大型擠出機的運行可靠性。
擠出機的控制采用擠出機專用的控制器(即專為擠出機開發(fā)的單片機控制系統(tǒng)),其壓力設定和時序設定可按工藝條件人為給定,利用擠出機專用的控制器輸出電量信號,控制壓力比例調(diào)節(jié)閥,去調(diào)節(jié)主油泵的輸出壓力的大小。擠出機專用的控制器的輸出是線性的電流量值,經(jīng)電流量程標準器變換成標準信號(如(4~20) mA,(0~10) V( DC),(0~ 20) mA等),直接加到變頻器模擬信號輸入端,從而改變變頻器的輸出頻率,隨即改變主油泵電動機的轉(zhuǎn)速,達到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。

圖5-28 雙回路(變頻-工頻)驅(qū)動控制系統(tǒng)
(a)調(diào)節(jié)方式一;(b)調(diào)節(jié)方式二。
圖5-29所示的控制方法有簡便可靠、控制調(diào)節(jié)方便、控制精確及可進行工頻一變頻運行方式的切換等特點。
3)控制調(diào)節(jié)信號的切換
在對大型擠出機進行變頻改造時的控制調(diào)節(jié)存在兩個問題:一是需將擠出機專用的控制器輸出電量信號變換成標準信號,以供變頻器調(diào)速使用;二是在大型擠出機主油泵使用變頻調(diào)速方式運行時,需將大型擠出機的擠壓機主油閥和擠壓機托架油閥(油閥的名稱可能在不同的機型上叫法不同)開到最大,使油路的節(jié)流損失降到最低,目的是讓變頻器發(fā)揮出最大的節(jié)電效果。圖5-30示出了這種控制調(diào)節(jié)切換電路。

圖5-29 大型擠出機變頻改造

圖5-30 控制調(diào)節(jié)切換電路
圖5-30(a)中的R1和R2是用來改變調(diào)節(jié)信號的輸出電壓的,其使用方法如下:
(1)工頻運行時,擠出機專用的控制器輸出電量信號直接用于控制壓力比例調(diào)節(jié)閥(或擠壓機主油閥及擠壓機托架油閥)的開度,來調(diào)節(jié)主油管壓力的大小。此時的R1要調(diào)到最大輸出(即電阻為零),R2則無用途。
(2)變頻運行時,因擠出機專用的控制器的輸出的線性電流量值(信號)不能直接用于普通的風機泵類變頻器(但可用于擠出機專用變頻器),需通過電流量程標準器變換成標準信號后,再輸送到變頻器的模擬信號輸入端,來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。此時的R1的最大輸出不能超過標準信號的規(guī)定,以滿足變頻器的需求;R2則應調(diào)節(jié)到與原控制最大調(diào)節(jié)信號(擠出機專用的控制器輸出電量信號的最大值)相同的位置,用來將控制壓力比例調(diào)節(jié)閥全開,可實現(xiàn)將油路的節(jié)流損失降低到最小的目的。
圖5-30(b)中的K1、K2為普通的中間繼電器,其作用是用來轉(zhuǎn)換變頻一工頻的運行方式和相應的調(diào)節(jié)信號(電路);SA為按鈕選擇開關,用來操作運行方式的轉(zhuǎn)換。
4)應注意的問題
目前,隨著變頻器在各行各業(yè)的應用擴大,變頻器的應用不僅僅是一臺變頻器對一臺電動機的簡單運行方式,實際使用中必須注意以下幾點:
(1)充分了解所選用的變頻器的技術性能、使用要求、內(nèi)部功能,發(fā)揮其特長。
(2)充分了解被使用設備的工藝要求、技術性能、使用要求(包括負荷)等。
(3)充分了解被改造設備的現(xiàn)有控制電路、液壓油路、各種附件的功能,盡量以不改變或更動原有設備的零部件為原則,如何巧妙取得控制信號,實現(xiàn)現(xiàn)有設備與變頻器的最簡便的結(jié)合是十分重要。
也有一些較早選用泛用型等變頻器改造擠出機的單位曾屢試不成,還出現(xiàn)過變頻器燒壞的情況,以致影響其生產(chǎn)。后采用塑膠機械專用型系列變頻器,才改造成功。這說明,變頻器的選型和相適應的電路設計是擠出機節(jié)能改造之關鍵所在,也是用戶進行擠出機改造應注意的問題。
總之,對大型擠出機應用變頻器后,對主油泵電動機可實現(xiàn)較大幅度節(jié)電是行之有效的,實踐證明這是個好的方案。