注塑机节电技改方案
一、 变频调速节能的意义
不论大、中、小型注塑机，其工艺流程都是相同的，目前绝大多数注塑机都是采用液压传动的，工艺动作过程中所需要的动力，均由液压系统中的定量油泵提供，它的供油量是恒定的，注塑机工作中的流量和压力的变化是靠流量比例阀和压力阀来调节的，多余的油量经溢流阀流回油箱。这样，加剧了阀门和油泵的磨损，造成油温升高，电机噪声过大。另外，从注塑机的设计上看，通常在设计时油泵都要留有余量，一般在10%--15%，但油泵的系列是有限的，往往选不上合适的油泵型号时就往上靠，存在严重的“大马拉小车”现象，造成电能的大量浪费。因此，对定量泵的注塑机进行变频调速改造，节约电能，提高经济效益具有重要得意义。
二、 注塑机的工艺分析
1、 注塑机的基本工况及成型工艺过程
普通注塑机通常采用液压传动，其结构包含注射装置、开模装置、液压传动装置和电气控制装置，后者的作用是保证注塑机预定工序的要求（压力、速度、温度、时间、位置）和动作程序准确有效的工作。
在传统注塑机中，液压传动装置由油泵、液压控制阀、压力电磁比例阀、流量电磁比例阀、各种不同的动作油缸、油泵及其他液压附件和管道组成，液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供。其中油泵绝大布分是（不可调的）定量油泵，电动机通常提供额定的功率和转速，油泵将电动机所输入的机械能转变为压力能，然后向液压系统的液压元件输送具有一定压力和流量的液压油，满足液压执行机构驱动负载所需能量的要求。
注塑机成型工艺是一个按照预定的周期动作过程，既以合模—射嘴前进—社胶—保压—溶胶、冷却—开模—取出制品—将被注塑件放入模具中—合模等工序达到。产品成型。
2、 普通注塑机工艺中的主要损耗
第一为溢流损耗。随产品及加工件的不同，各工序所需液压、流量、压力的不同，对于油泵而言，注塑机在注塑过程中的负载是处于变化状态，而泵的流量是按照所需的最大流量来设计的，其原注塑机油泵马达以恒定的转速提供的液压流量，当注塑机所需流量小于最大流量时，多余的液压通过溢流阀回流，这部分能量就损耗掉了。
第二为节流损耗。当液压油流经阀的节流口是时会有一定的压降，这就是节流损耗。由于方向阀的节流面积比较大，所以大部分的节流损耗在比例阀上。同时由于液压长期全速循环流动与液件机械摩擦，造成油温过高，噪声过大，机械寿命缩短等不良现象。
第三为设计余量损耗。通常在设计中，一般会考虑到共用性，设计时以最大容量为基础，因此用户油泵电机设计的容量比实际需要高出很多，造成电能的大量浪费。
三、 注塑机的节能分析
注塑机的工艺过程系统油压与时间比关系
由图可见，合模、开模、脱模系统所需油压较低，且时间较短；而注塑、保压、冷却所需油压较高，且时间较长。一般为一个工作周期的40%~60%，时间的长短与加工件有关；间歇期更短，这也与加工件有关，有时可以不用间歇期。
一个周期工作流程中，负载的变化导致系统压力变化比较大。但油泵仍在50Hz运行，其共油量是恒定不变的，多余的流压油经溢流流回油箱，做无用功，白白地浪费了电能。对油泵进行变频调速，将定量油泵改变为近似变量泵的特性。系统所需压力较高时，油泵电机高频运行，所需压力较小时，变频器降频运行。电机输出的轴功率与油泵的出口压力和流量乘积正比，油泵电机转速降低后，输出轴功率降低，就可以达到有效节能，一般节电率在20%~50%。
四、 变频器的节能原理及控制系统
1、 调速节能
根据注塑机的工艺要求，把总压阀、低压阀、一压阀、二压阀的开关信号转变为电信号后加在变频器的输入端作为变频器的频率给定信号，变频器通过对其进行实时采样并通过CPU处理，使输出频率随比例阀的模似信号成线形变化，在需要压力和流量较小的工艺过程中可以让电机转速降低，从而降低电机的输出功率，在冷却和半成品置入过程中可以让电机停转，使电机在整个负载范围内的能量损耗达到最小程度。
2、 提高功率因数节能
无功功率不但增加了线损和设备的发热，更主要的是因为功率因数的降低导致电网的有功功率降低。由功式：S=P+Q. P=S×cos0,其中：S—视在功率，0—无功功率，P—有功功率，cos0—功率因数。可知，当cos0越大，有功功率越大，普通定量泵注塑机cos0值在0.6~0.8之间，而使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的补偿使用，使得cos0≈1，从而减小了无功损耗，增大了电网的有功功率。
3、 软启动节能
由于原电机为直接启动或星—三角启动，启动电流=（3—7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会增大电网的容量要求，启动时产生的大电流和振动，对设备的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值被限制在变频器设置的加速中电流限幅水平以内，一般不超过1.7倍额定电流，减轻了对电网的冲击和对电网容量的要求，延长了设备和模具的使用寿命。
五、 改造案例
根据大量的现场测试，一般注塑机油泵在市电运行情况下，因各工序所耗功率的不同，实际所消耗的总功率大概为电机额定功率的50%~70%，而用变频技术改造后可在此基础上节省20%~60%，节电效益随单机使用时间增长而增长。
例如 一台东芝IS350马达功率为45Kw的注塑机，改造的投资为。
本次改造依注塑机油泵马达的功率计价
优惠单价 RMB850/Kw含安装调试费，含税；
45Kw×RMB850/Kw=38250元/台
核算相关成本如下：
（一） 改造前
注塑机的耗电量与马达的性能、模具、原料的各种工况密切相关。依我们改造的经验，负载率在60%左右，即市电运行实耗功率按油泵马达功率的55%。故改造前该油泵马达每小时的耗电量为：
45Kw×55%=24.75度/小时
电费计价按0.85元/度，使用时间按每月30天，每天20小时，则每月注塑机油泵马达部分的电费约为：
24.75度/小时×30天×0.85元/度=12622.5元/月
（二） 改造后
改造后注塑机的节电率按平均30%核算，则每月回收效益为：
12622.5×30%=3786元/月
年回收效益为：3786元/月×12月=45432元
一般情况下，可在6~12个月通过电费节省回收成本（回收期与开机率相关）。
六、 结语
对注塑机进行变频调速，主要的目的在于节能。从小型、中型到大型注塑机都可以加装变频器进行节能改造。改造之初，涉及到节能效率的估算。注塑机节能主要与注塑工艺过程相关，做出一个准确的计算是困难的，一般来讲，经过改造单油泵电机的注塑机节能在30%~50%之间，多个油泵电机的注塑机节能在15%~30%之间。另外，油泵速度的降低减小了机械的磨损，减少了停机维修几率，节省了大量的维修费用。
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