前言
對于壓鑄制品行業(yè)來說，電耗是其生產(chǎn)成本構(gòu)成的主要部分，而壓鑄機是制品廠的主要能耗設(shè)備之一，人稱電老虎。因而降低壓鑄機的能耗成為壓鑄行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。
一、壓鑄行業(yè)簡述目前絕大多數(shù)的壓鑄機都屬于液壓傳動壓鑄機，液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機帶動油泵提供。在壓鑄周期過程中的變化，壓鑄機在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥來調(diào)節(jié)不同工序所須的不同流量和壓力。并且當負荷變化比較大時，由于定量泵不可調(diào)節(jié)輸出功率，因此多余的能量只能消耗在擋板、油路泄漏、油溫的升高中，也加劇了各種閥的磨損、又造成油溫過高、電機噪音過大、以及機械壽命縮短等現(xiàn)象。并且通常在設(shè)計電機的容量時比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。因此推廣變頻器在壓鑄機上的應(yīng)用，對于減少能源浪費具有重要意義。
二、壓鑄機液壓系統(tǒng)原理概述
1、壓鑄機工作原理概述
全液壓式壓鑄機是一種典型的周期性工作制設(shè)備，在一個完整的工作周期(工序過程)大致可分為鎖模，給湯，押射，抽芯，開模，頂針、冷卻，蓄壓等幾個階段，各個階段都是通過油泵馬達泵出液壓油到各個油缸推動傳動機構(gòu)完成一系列動作，各個階段需要不同的壓力和流量。對于液壓系統(tǒng)來說，每個階段對壓力、流量的要求各不一樣，而油泵馬達的功率是根據(jù)其運行過程中最大負載配置的，而壓鑄機一個工作周期中只有高壓鎖模和押射工作階段負載較大，其他工作階段一般較小，在冷卻過程的負載幾乎為零。對于油泵馬達而言，壓鑄機過程是出于變化的負載狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，而工作所需壓力和流量大小是靠壓力比例閥和流量比例閥來調(diào)節(jié)的，通過調(diào)整壓力或流量比例閥的開度來控制壓力或流量大小。多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓截流，由它造成的能量損失一般在50%左右。
2、壓鑄機節(jié)能改造原理概述
由壓鑄機工作原理得知，高壓截流是油泵馬達耗能的浪費之處。我公司生產(chǎn)的壓鑄機專用電流矢量變頻器利用這一特點，根據(jù)壓鑄機生產(chǎn)工藝的需求，采用變頻器調(diào)節(jié)油泵馬達的轉(zhuǎn)速，根據(jù)壓鑄機工作時所需的壓力或流量參數(shù)及壓鑄機的動作反饋信號同步控制壓鑄機的比例流量閥、比例壓力閥實現(xiàn)壓力和流量的自動調(diào)節(jié)，其效果相當于將定量泵改造成變量泵，使通過溢流閥的回流流量降到最低，油泵輸出與整機運行所需壓力和流量相匹配，而且無高壓溢流能量損失。變頻器通過反饋信號跟蹤各個工作階段的壓力和流量變化，并自動調(diào)節(jié)油泵電機的轉(zhuǎn)速。這樣，油泵電機的電耗將跟隨輸出負載的變化而變化，從而可最大限度的節(jié)電，即經(jīng)濟又實用。很多工廠通過改造，已取得了顯著的經(jīng)濟效益。
3、壓鑄機的電能消耗
壓鑄機的電能消耗主要表現(xiàn)在以下幾個部分：
1）液壓系統(tǒng)油泵的電能消耗
2）加熱器的電能消耗
3）循環(huán)冷卻水泵的電能消耗
在壓鑄車間內(nèi)，一般多臺壓鑄機共用一臺冷卻水泵，其中液壓油泵電機的用電量占整個壓鑄機用電量的80%以上，所以降低其耗電量是壓鑄機節(jié)能的關(guān)鍵。
三、壓鑄工藝說明
壓鑄機合模和脫模，開模系統(tǒng)所需油壓較低，且時間較短；而注射，保壓，冷卻系統(tǒng)所需油壓較高，且時間較長，一般為一個工作周期的40%~60%。每個階段時間的長短與加工工件有關(guān)；間歇期長短也與加工工件的情況有關(guān)，有時可以不要間歇期。如果注射的螺桿用液油馬達驅(qū)動，注射時的系統(tǒng)油壓會高一些。壓鑄機加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬克不等。因此，壓鑄機就有中小型和大型之分，加工數(shù)十克的小工件和加工數(shù)千克的大工件一個周期的時間也是不相同的，就是對同一臺壓鑄機，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時間也是需要改變的。
四、節(jié)能效益預(yù)估
1、評估依據(jù)：
電機使用效率預(yù)估70%，電機節(jié)電率預(yù)估35%-45%，改造總功率22KW×5臺=110KW；電費單價0.7元/度，每天工作24小時，每月工作30天，每年工作12 個月，開機率85%。理想節(jié)電率={1-(30/50)3}*100%=(1-0.216)*100%=78.4%
據(jù)我們估計保守節(jié)電率應(yīng)該在45%左右。
2、效益評估：
每天節(jié)約電量=電機功率×電機使用效率×節(jié)電率×24 小時×開機率=110KW×70%×40%×24H×85%=628.3度
每月節(jié)約電費=628.3×30×0.7=13194.7元
每年節(jié)約電費=13194.7×12=158336.4元
3、投資總成本：
投資總成本=電機功率×1.2 倍×單價=110KW×1.2×1000 元/KW=132000元
4、投資回收期：
投資回收期=投資成本÷月節(jié)省電費=132000元÷13194.7元=10月
五、設(shè)備選型及日常維護
選用普傳PI9000系列高性能電流矢量變頻器，根據(jù)壓鑄機主油泵電機的功率匹配同功率的即可。
變頻器內(nèi)部核心器件均采用進口元件，保證變頻器的質(zhì)量及在正常使用情況下的使用壽命。
1、變頻器散熱風扇及柜體的散熱風扇平均壽命為2 年，請注意日常清潔、防止積塵堵塞。
2、變頻器濾波電解電容正常使用情況下壽命為3—5 年，請注意到期聯(lián)系更換。
3、安裝地點要盡量遠離潮濕、粉塵，嚴禁有金屬粉塵。
六、改造后效果
高節(jié)電率：改造后，使定量泵變?yōu)楣?jié)能型變量泵，壓鑄機液壓系統(tǒng)與整機運行所需功率基本匹配，無高壓節(jié)流、溢流能量損失，節(jié)電率可達20%～60%。
高效率：改造前功率因數(shù)一般為0.5～0.8，改造后可達0.96 以上，故能顯著提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低無功電流，從而降低線路損耗。對供電設(shè)備而言，則起到了增容的作用。
高可靠性：保留壓鑄機原有控制方式及油路不變做備用，出現(xiàn)故障及時報警，具有過壓、過流、過載、過熱、欠壓及對地短路等多種保護，還可有效地保護油泵電機。采用市電/節(jié)能運行控制方式，一旦故障時不影響生產(chǎn)。
延長機械壽命、改善環(huán)境：軟起動減輕開機鎖模震動，延長設(shè)備和模具的使用壽命、減輕噪音。改善工作環(huán)境，系統(tǒng)發(fā)熱明顯減少，油溫穩(wěn)定，冷卻用水量可節(jié)省30%以上。延長密封組件的使用壽命，降低停機維修機會，節(jié)省大量維護費用。
七、結(jié)論
節(jié)電就是創(chuàng)造效益，整個用電系統(tǒng)節(jié)電改造后達到一次投資，長期受益。這項節(jié)電改造在減少電費的同時，也為壓鑄機提供優(yōu)良的安全保護作用，將有利于保護電機、電子元件、開關(guān)元件等設(shè)備的使用壽命，還可起到電機軟啟動的作用，減少設(shè)備投資成本、維護成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，增創(chuàng)企業(yè)效益。提升企業(yè)產(chǎn)品市場競爭力。
