CN201566108U

CN201566108U - 注塑机节电装置

Info

Publication number: CN201566108U
Application number: CN2009201994254U
Authority: CN
Inventors: 张彦杰
Original assignee: 肖海乐
Current assignee: ZHEJIANG JAROL SCIENTIFIC INSTRUMENT CO., LTD.
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2019-10-27

Abstract

本实用新型公开了一种注塑机节电装置，它包括：注塑电机检测单元；压力和流量检测单元；用于合成油压信号和流量信号的信号合成单元；信号增益处理单元；变频信号处理单元，用于对增益处理后的信号进行处理后，生成一个注塑机电机在当前的工作油压和工作流量下所需要的电机工作源频率；波形发生单元，用于对电机工作源频率进行脉宽调制，生成当前工作油压和流量情况下所需的电机工作频率；变频故障处理单元，用于对变频故障进行处理；电源。采用本实用新型的注塑机节电装置，能对电机的运行速度进行有效控制，可提高功率因数，减少无功功率，增加设备的利用率。

Description

注塑机节电装置

技术领域

本实用新型涉及一种注塑机，特别是一种注塑机的节电装置。

背景技术

对于注塑机而言，电耗是其主要的生产成本之一，而注塑机电耗的主要部分在于液压传动系统。液压传动系统中的动力由注塑电动机带动油泵提供。

注塑机电机的启动往往是传统的Y-Δ方式启动，其启动方式如图1所示。启动电流往往是额定电流的4-7倍，对电网、注塑机本身造成很大的冲击，造成电能浪费。

在注塑的生产周期过程中，注塑机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠流量阀和压力阀调节不同工序所需的流量和压力。液压系统的负荷变化很大，由于油泵不可调节输出功率，使得多余的能量只能在挡板、油路泄露、油体温升过程中消耗掉。这使得电能浪费现象很严重。同时加剧了各种阀门的磨损，又造成油温过高，电动机噪声过大，以及机械寿命缩短等现象，大幅度的提高了机械维护成本。

另外，注塑机在设计时，通常油泵都要留有余量，一般考虑10％～15％，但由于油泵的系列型号有限，往往选不到合适的油泵型号，这时就往上靠，存在着严重的“以大拉小”现象，造成电能的大量浪费。

发明内容

为解决现有技术上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种新型注塑机节能装置，运用此装置，能对电机的运行速度进行有效控制可提高功率因数，减少无功功率，增加设备的利用率。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种注塑机节电装置，包括：

注塑电机检测单元，用于检测注塑电机是否启动；

压力和流量检测单元，用于采集并检测注塑机当前工作情况下所需的油压信号和流量信号；

信号合成单元，用于合成油压信号和流量信号，将两路独立的信号合成一路信号；

信号增益处理单元，用于将合成后的信号进行放大或者缩小处理；

变频信号处理单元，用于对增益处理后的信号进行处理后，生成一个注塑机电机在当前的工作油压和工作流量下所需要的电机工作源频率；

波形发生单元，用于对电机工作源频率进行脉宽调制，生成当前工作油压和流量情况下所需的电机工作频率；

变频故障处理单元，用于对变频故障进行处理；

误差修正单元，电机工作源频率首先经过误差修正单元处理后，再经由波形发生器进行调制；

电源，用于为压力和流量检测单元，信号合成单元，信号增益单元提供电源。

所述变频信号处理单元采用数字信号处理器对增益处理后的信号按如下比例要求进行处理：F＝A*V，F代表频率，A代表比例常数，V代表经过处理后的最终检测信号。

进一步的，在信号采集线上设有抗干扰单元，在变频电流输出侧设有抗干扰单元。

本实用新型的有益效果为：

有效解决了在注塑电机启动过程中出现大电流问题，解决了对电网，设备的冲击，实现了软起动；采用检测油压和流量的方式，使注塑电机处于可控状态，保证在提供满足正常流量和油压的情况下，使注塑电机基本处于最小负荷运行，提高功率因数，减小机械磨损；能保证电机在低频段时，有足够的力矩，并对其产生的故障进行监控，自动切换到工频状态。

采用本实用新型的节电装置，可以全程跟踪注塑机所需的流量和压力的变化，自动调节注塑电机的转速。基本上消除溢流和液压油发热等不良现象，使定量注塑电机由输出功率不可调变成可调，且不影响注塑机正常生产，确保生产效率不会下降。

附图说明

图1为一种现有技术的注塑机电机工作原理框图；

图2为一种现有技术的注塑机电机的能量损耗示意图；

图3为本实用新型一种注塑机节电装置实施例的能量损耗示意图；

图4为本实用新型一种注塑机节电装置实施例的工作流程图。

具体实施方式：

对泵类负载来说，流量Q与转速N的一次方成正比，扬程H(压力)与转速N的二次方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，可以用公式表示如下：

Q＝K1×N

H＝K2×N²

P＝K3×N³(K1，K2，K3为比例常数)

由以上三个公式可以知道，流量Q，扬程H，轴功率P与转速N有关系。而N可由以下公式推出：

N＝120×F/P

其中F代表频率，P代表电机极对数。在电机中，P这个数据已被固定化，那么可以通过改变F对N进行控制。假设有一个2对电机极对数的电机，运行在频率为50HZ的情况下，转速：

N1＝120×50/2＝3000转/秒

当运行在工频的90％时，也就是45HZ的时候，转速：

N2＝120×45/2＝2700转/秒

P2/P1＝N2³/N1³＝72.9％

即当转速下降到原来的90％时，轴功率下降到原来的72.9％。

如图3所示，分析注塑机电机主要能耗，可以得知：

P1代表正常工作下所需要的压力，P2代表注塑机提供的压力，Q1代表正常工作下所需要的流量，P2代表注塑机提供的流量。ΔP代表了多余的压力，ΔQ代表了多余的流量。

那么损耗量E1：

E1＝P2×Q2-P1×Q1＝ΔP×Q1+ΔQ×P2

有用的功率E2：

E2＝P1×Q1

追究能量的损失根本原因有两个，第一，流量不适应，过多的流量流入了油路系统；第二，压力不适应，供油压力大于工作实际所需压力。

本实用新型的注塑机节电装置就是通过动态调整输出频率的方式，来解决注塑机流量不适应和压力不适应这两种状况，尽量消除损耗量E1。以下是其具体的实施方案(如图4所示)：

注塑电机检测单元：用来检测注塑电机启动与否，当检测到电机启动后，注塑机节电装置转入正常工作状态中。本实施例的注塑电机检测单元检测的是控制注塑电机启动的接触器是否闭合。检测注塑电机Y-Δ启动中的Δ启动回路，一旦检测到Δ启动的接触器闭合，便会给此装置一个转入正常工作状态的信号。

当注塑电机转入正常工作状态时，压力流量检测单元通过注塑机流量接口和注塑机压力接口采集当前压力、流量，并对其进行检测。通过高精度电流传感器检测反映压力和流量的两组0~1A的电流信号，得到一个初级的反映流量和压力变化的电压信号，这两组初级电压信号再经过动态校零技术以及斩波稳零式高精度运放处理之后，得到两组能够正确反映压力、流量的电压信号。

信号合成单元：信号合成单元将得到的两组信号合成为一组，该合成为一组的电压信号能正确反映流量和压力的变化。与没有合成相比，其优点是：能减小数据处理的难度，删去中间处理环节，保证处理数据的实时性。

增益处理单元：用于对合成后的电压信号进行再处理，使之扩大或者缩小，以有利于变频信号单元方便处理。

变频信号处理单元：信号进入变频信号处理单元处理后，生成一个在满足正常油压和流量的情况下，注塑电机所需要的电机工作源频率。本实施例的变频信号处理单元是采用数字信号处理器对该信号按比例要求进行处理，来得到一个基本上能够反映压力和流量要求的电机源频率。所述的比例要求为：信号和电机工作频率的关系是一个正比关系，其公式为F＝A*V，F代表频率，A代表比例常数，V代表经过处理后的最终检测信号。

误差修正单元：用于电机工作源频率的误差进行修正，生成电机工作频率。采集流量、压力的信号由于注塑机的原因，会产生一定的误差，这个误差有可能会被放大，造成产生的电机频率带有误差，从而造成不必要的电耗。误差修正单元能根据实际情况，需要对源频率进行微调整，比如在压力、流量信号在冷却段时应该输出0A电流，实际情况往往不是这样子，这就要求对此信号进行修正，使误差产生的转速差异尽量修正。经过误差修正处理单元处理后，可在冷却状态时，电机停止传动，没有耗能。而如果不经过误差修正处理单元处理的话，电机会在低频情况下，继续转动，造成耗电，电机发热。

波形发生器：经过误差处理单元后，波形发生器开始使用空间矢量调制的方式产生SVPWM波进行脉宽调制，这种调制方法电流谐波少，转矩脉动小，噪音低。并利用无速度矢量控制的方式对电机进行控制，保证在满足压力和流量的信号下，使注塑电机转速最小化，并在低频段提供高力矩，增加其机械硬度。也很好的解决了“以大拉小”的问题，使其输出功率可调节可控。

由于变频装置的内部电容补偿作用，因此功率因数COSΦ将会提高很多。一般来说，都在0.92以上，这对提高设备的利用率，减小无功损耗有很大作用。

进一步的，由于注塑机采样的是弱电信号，注塑机内部的温度检测模块很容易受到干扰，一旦受到干扰，就会影响信号的精度，从而使注塑机注塑不到位，影响设备的正常使用。因此，为了避免注塑机内部的温度采集单元受变频装置干扰，使得温度采样无法计算完成，注塑机不能正常工作，在本实施例的信号采集线上，使用锰锌铁氧体的磁环，抑制低频传导干扰，用镍锌铁氧体，抑制高频辐射干扰，在图4中用抗干扰单元1来表示。而在主回路的变频信号侧，本实施例在其电源输入侧加装滤波器，在其变频电流输出侧，即注塑电机侧如果线较长(如超过100M)，也加装一个滤波器。这样，可使得所有设备良好接地，加大接地面积，尽量减短接地线或者接地片。在图4中，用抗干扰单元2来表示。

变频故障处理单元可有效的对欠压，过压，过流，过载，缺相等各种故障情况作出及时的保护反应，保护注塑电机不会被损毁。一旦此装置检测到有故障产生时，便会输出一个继电器输出信号，波形发生器将会停止工作，控制变频运行的接触器将会自动断开，而控制工频运行的接触器在延时后将会自动吸合，使系统切换到工频状态，在故障排除后，自动切换到变频状态。保证能在出现故障的情况下，不影响产生。

电源单元：用于对压力、流量检测单元，信号合成单元，信号增益单元提供单独、稳定、干净的电源。

本实用新型注塑机节能装置的节能效果由图2和图3的对比可以一窥，在未使用本节能装置前，如图2所示，图中的阴影面积很大，代表了能量损失比较严重，耗费了大量的电能，结果直接导致了生产成本的大幅度提高，机械设备的维护成本同样由于各种不必要的磨损而不断加剧。在使用本节能装置后，如图3所示，图中的阴影面积大幅度减小，代表了能量损失降低了很多，节约了大量的电能，使生产成本可以有效降低。

Claims

1.一种注塑机节电装置，包括：

注塑电机检测单元，用于检测注塑电机是否启动；

其特征在于还包括：

变频故障处理单元，用于对变频故障进行处理；

2.如权利要求1所述的注塑机节电装置，其特征在于：还包括误差修正单元，电机工作源频率首先经过误差修正单元处理后，再经由波形发生器进行调制。

3.如权利要求2所述的注塑机节电装置，其特征在于，所述变频信号处理单元采用数字信号处理器对增益处理后的信号，按如下比例要求进行处理：F＝A*V，F代表频率，A代表比例常数，V代表经过处理后的最终检测信号。

4.如权利要求1或2或3所述的注塑机节电装置，其特征在于：在信号采集线上设有抗干扰单元。

5.如权利要求4所述的注塑机节电装置，其特征在于：在变频电流输出侧设有抗干扰单元。