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        注塑机节能液压系统的应用研究(二)

        发布时间:2012-12-10 浏览次数:1268次
        1.2负载敏感控制系统的应用
        注塑机最有效的节能措施是动力机构和执行 机构两者之间流量的自适应调节匹配。由变量柱塞泵

        和 电液比例阀相结合的负载敏感泵节能控制系统的 整个控制机构由差压控制型径向变量柱塞泵、具有 位置闭环的高速比例阀以及压力传感器和位移传 感器组成,系统的动态响应速度因此得到了提高。 流量的控制由比例阀与检测变量泵偏心量的位移 传感器构成的位置闭环系统来实现;压力传感器的 变化量比例控制变量泵可补偿因泄漏造成的流量 损失,使泵输出的流量在0-10V内与设定值信号成 线性比例;系统压力的控制由比例阀与压力传感器 构成的电控闭环回路来实现;压力与流量两种控制 状态的分离与转换由电子放大器根据设定信号自 动完成。系统的输出流量由0增大到90%时,响应 时间约为50ms;而由90%的输出流量减小为0时, 响应时间约为30ms。系统压力的动态响应时间在负 载容腔为4L时,小于200ms,它与高性能的比例阀 相当,因而完全适用于注塑机的过程控制。负载敏 感比例泵节能液压系统的液压动力输出与负载同 步,因差值最小,所以基本上没有能量浪费。与定量 系统相比较,节能达到了30-60%,是一种理想的节 能液压系统。
        设定的负载敏感泵输出流量不一定能与需要 精确调节的流量相匹配,为此系统中还须增设流量 调节阀,因此会造成节流能耗损失。负载敏感泵与伺 服阀组成的闭环控制系统可消除节流及管路的能 耗损失,并能较大幅度地提高整机性能。国内大多数 厂家只从节能方面着想,用负载敏感泵取代定量泵 与P/Q双比例阀,而没有进一步从负载敏感泵可提 高整机性能方面作考滤,因此未能使系统的控制性 能及节能特性得到充分的发挥。国际上先进的负载敏感泵控制系统在塑化注射油路部分中均已安装 了伺服阀,目的是与负载敏感泵共同组成一个高性 能的闭环节能控制系统。该系统在节能的同时,还 可以提高注射的性能,但在国内塑机制造行业基本 上没有得到推广应用。早在1985年,作者就已设计 成功了装有由负载敏感泵与伺服阀组成的闭环控 制系统的注塑机。经实际使用证明,该机在节能及 性能两方面都取得了良好的效果。
        1.3定量泵加变频电机系统
        采用变频调节技术可通过调节液压泵的转速 使动力机构拥有类似于比例泵节能系统的性能,以 实现动力机构输出流量与执行机构流量相匹配,从 而降低流量损失。变频调节技术是利用注塑机同步 信号及电气控制系统,并根据注塑成型的工艺要求 将电液比例控制系统模拟成负载跟踪控制系统,使 液压泵电机的转速与注塑机工作所需液压的流量 及压力乘积成正比,将传统的定量泵改造成变频变 量驱动系统,从而使溢流阀的回油流量减到最小, 而且又无高压节流能量的损失,进而将传统有高压 节流的“耗能型”注塑机升级为无高压节流的“节能 型”注塑机。在注塑机原有的控制方式及油路不变 情况下,原机通过改造,在注塑机上安装了变频节 能器后,单机节能效果达到了30%~60%。慈溪市的 200多家注塑机企业每年可节电6000万千瓦时左 右。 厚壁制品所需的保压时间及冷却时间较长,采 用变频调速设备应为首选。
        1.4交流伺服电机定量叶片泵驱动系统

        高响应交流伺服电机驱动的定量泵系统是近 年来开发出的一种先进的高性能节能系统。它解决 了变频调节技术通过调节液压泵转速而响应速度 变慢的性能问题,同时本身的运转特性又提高了电 力的利用率。在2000r/min的速度下,可输出高比例 (可达到2.8倍)的额定转矩,从而能保持非常低的 转矩波动,而且在非常低的速度下也能有大的定转 矩区,以达到恒定的流量输出。转速是随系统流量的 需求量而变化的,反应速度要比伺服阀快千分之四 秒。液压系统基本上不需要冷却水,对于保压及冷 却时间较长的制品,节能可达80%。采用设定电机 的转速来控制流量的形式没有节流损失,可极大地 减少保压及空转工况(等待周期)下的流量损耗。保时,电机处于停转状态,要比负载敏感泵节能驱 动系统更为节能。高响应的交流伺服电机驱动定量 泵与伺服阀组成闭环控制系统,更能发挥出节能的 特性,同时系统的精密控制性能也得到了提高。宁波海天以HTFw为设计平台研发的HTFW1/J5伺服 节能注塑机列配备了高性能的伺服变速动力控 制系统,在注塑成型的过程中,可针对不同的压力 与流量进行相应频率的输出调整,实现了对压力流 量的精确闭环控制以及伺服电机对注塑机能量需 求的自动匹配与调整,最终可节省40%-80%的电 量。 交流伺服电机的最高转速可达4000r/min,这样 高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统在注塑机 上的推广应用,还有待于高速低噪音液压泵的研发, 以便能降低系统的制造成本。若单纯以节能角度来 推广应用高响应的交流伺服电机驱动定量泵系统, 则会因成本太高而达不到预期的效果。若把高响应 的交流伺服电机驱动定量泵系统应用到普通注塑 机上,也仅能体现出一点点节能效果而不能成为真 正实用的商品机。只有将伺服电机的高速灵敏反应 特性与精密注射成形工艺结合起来,开发出一种新 型的能对高端塑料制品进行特定加工的高性能注 射成形机来,才能使高响应交流伺服电机驱动定量 泵系统得到越来越广泛的应用。   (未完)

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