四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司注塑機(jī)綜合節(jié)能改造項(xiàng)目

如需了解更多節(jié)能方案和節(jié)能改造服務(wù)，請(qǐng)咨詢低碳網(wǎng)專業(yè)專家團(tuán)隊(duì)。

一、案例名稱

四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司注塑機(jī)綜合節(jié)能改造項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司隸屬于長(zhǎng)虹集團(tuán)，是一家集工業(yè)設(shè)計(jì)、塑料模具設(shè)計(jì)制造、注塑加工、噴涂和技術(shù)服務(wù)于一體的綜合性模塑企業(yè)，注冊(cè)資金1.2億元，廠房面積11萬(wàn)余平方米，員工2000余人，屬國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。業(yè)務(wù)范圍涉及電視產(chǎn)品、視聽(tīng)產(chǎn)品、空調(diào)產(chǎn)品、冰箱、電池、遙控器、小家電、玩具、汽摩配件、日用消費(fèi)品等行業(yè)的成套塑料模具開(kāi)發(fā)制造和塑料制品加工。

三、案例內(nèi)容

1．技術(shù)原理及試用范圍
（1）注塑機(jī)成型工藝流程。
塑料原材料通過(guò)干燥機(jī)干燥后加入筒內(nèi)，由電熱圈逐漸加熱到一定溫度后在適當(dāng)攪拌強(qiáng)度下均勻塑化成溶膠；在一定速度下將溶膠推注到模具內(nèi)注塑成型；保持壓力情況下冷卻（控制冷卻速度），當(dāng)塑料達(dá)到合適溫度時(shí)打開(kāi)模具（開(kāi)模），把成品頂出模具（出模）；成品通過(guò)檢查、修除飛邊和料柄后包裝入庫(kù)。
（2）改造前注塑機(jī)油泵電機(jī)系統(tǒng)工作原理。
通常，在注塑機(jī)中油泵電機(jī)能耗約占整個(gè)注塑機(jī)總用電總量的50%～80%，原有的油泵電機(jī)系統(tǒng)采用普通異步電機(jī)+定量泵系統(tǒng)，能耗大。
定量泵系統(tǒng)的液壓部分采用異步電動(dòng)機(jī)加油泵系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵從油箱吸油并加壓輸出，經(jīng)各種控制閥控制油的壓力、流量和方向，以保證工作機(jī)構(gòu)以一定的力（或扭矩）和一定的速度按所要求的方向運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)注塑的各過(guò)程。傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)通常在需要改變負(fù)載流量和壓力時(shí)，油泵速度不可調(diào)，用閥門調(diào)節(jié)，多余的油經(jīng)溢流閥排入油箱，大量能量以壓力差的形式損耗在閥門上。
根據(jù)注塑機(jī)的工藝過(guò)程（如圖1），畫出系統(tǒng)油壓P與時(shí)間t的關(guān)系圖如圖2。

圖1　注塑機(jī)工藝過(guò)程

圖2　系統(tǒng)油壓與時(shí)間關(guān)系

由圖2可見(jiàn)，合模和脫模，開(kāi)模系統(tǒng)所需油壓較低，且時(shí)間較短；而注射，保壓，冷卻系統(tǒng)所需油壓較高，且時(shí)間較長(zhǎng)，一般為一個(gè)工作周期的40%～60%，時(shí)間的長(zhǎng)短與加工工件有關(guān)；間歇期更短，這也與加工工件的情況有關(guān)，有時(shí)可以不要間歇期。以上圖示只是一種簡(jiǎn)單的近似表示，實(shí)際上，如果注射的螺桿用油電機(jī)驅(qū)動(dòng)，注射時(shí)的系統(tǒng)油壓會(huì)高一些。注塑機(jī)加工工件的重量，從數(shù)十克到數(shù)萬(wàn)克不等。因此，注塑機(jī)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(gè)周期的時(shí)間也是不相同的；就是對(duì)同一臺(tái)注塑機(jī)，加工工件的原料不同，各段工藝流程中所需的壓力和時(shí)間也是變化的。
從圖2可見(jiàn)，一個(gè)周期工作流程中，負(fù)載的變化導(dǎo)致系統(tǒng)壓力變化比較大，但油泵仍在50Hz運(yùn)行，其供油量是恒定不變的，多余的液壓油經(jīng)溢流閥流回油箱，做無(wú)用功，白白地浪費(fèi)了電能。
（3）改造后注塑機(jī)電液伺服系統(tǒng)工作原理。
注塑機(jī)主要能源消耗在液壓部分。節(jié)能改造立足于這個(gè)耗能點(diǎn)，給出節(jié)能解決方案：使用電液伺服系統(tǒng)替換原來(lái)的定量泵系統(tǒng)。電液伺服控制系統(tǒng)，是用伺服電機(jī)取代原異步電機(jī)，用齒輪泵或螺桿泵取代原葉片泵，另外增加伺服驅(qū)動(dòng)器，構(gòu)成注塑機(jī)電液伺服控制系統(tǒng)，電液伺服控制系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的PQ閥控制，對(duì)生產(chǎn)所需的壓力和流量采用閉環(huán)控制，按需提供電能實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。

電液伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示

使用電液伺服系統(tǒng)后，伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)一起，對(duì)注塑機(jī)的壓力信號(hào)形成一個(gè)閉環(huán)控制，同時(shí)由于伺服電機(jī)具有快速啟停的特點(diǎn)，可以在30毫秒之內(nèi)啟動(dòng)或停止，因此在保壓，冷卻等階段，伺服電機(jī)幾乎沒(méi)有電耗。由于伺服節(jié)能系統(tǒng)所輸出的壓力、流量可以閉環(huán)控制，所以它的壓力重復(fù)精度好，而且在低壓力下也可以可靠的工作。伺服節(jié)能系統(tǒng)所輸出的流量是靠數(shù)字信號(hào)來(lái)控制的，有很好的線性和低速可控性，其流量的重復(fù)精度也較高。

注塑機(jī)電液伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示

（4）注塑機(jī)電液伺服系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。
①節(jié)能率高：徹底消除高壓節(jié)流，比定量泵節(jié)能30%～60%，比變量泵節(jié)能10%～30%。
②響應(yīng)速度快：0～100%升、降速時(shí)間≤0.1秒，0～100%壓力變化最快可達(dá)30ms，提高生產(chǎn)效率。
③控制精確：PQ控制卡通過(guò)對(duì)系統(tǒng)流量、壓力的PID調(diào)整，加強(qiáng)抗擾動(dòng)能力，使系統(tǒng)重復(fù)精度在0.3%以內(nèi)，大大提高制品質(zhì)量，制品精密。
④高過(guò)載能力強(qiáng)：伺服的力矩過(guò)載倍數(shù)≥200%。
⑤狀態(tài)轉(zhuǎn)換靈活：速度、力矩控制靈活切換，平滑。
⑥降低液壓油溫：減少冷卻水的用量30%以上，某種場(chǎng)合甚至完全不需水冷。
⑦延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命：減輕開(kāi)、鎖模沖擊，延長(zhǎng)液壓油泵，機(jī)械和模具使用壽命。
⑧改善工作環(huán)境：降低噪音，一般情況下，動(dòng)作時(shí)聲音不超過(guò)68db。
2．節(jié)能改造具體內(nèi)容
項(xiàng)目實(shí)施單位從2014年開(kāi)始為長(zhǎng)虹集團(tuán)開(kāi)展注塑機(jī)節(jié)能改造業(yè)務(wù)，先后為四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司下屬四個(gè)注塑工廠（四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司（綿陽(yáng)總部）、四川長(zhǎng)虹模塑科技有限公司合肥分公司、中山廣虹模塑科技有限公司、廣元長(zhǎng)虹模塑科技有限公司）的注塑機(jī)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，通過(guò)更換伺服電機(jī)、齒輪油泵和增加伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)注塑機(jī)的動(dòng)力部分進(jìn)行了升級(jí)改造，相當(dāng)于給機(jī)器更換上了更高效的“大心臟”，使注塑機(jī)設(shè)備更節(jié)能，改造后注塑機(jī)平均節(jié)電率達(dá)到40%以上。截至2015年7月，共為長(zhǎng)虹集團(tuán)改造了大型注塑機(jī)173臺(tái)，改造功率共計(jì)1.9111萬(wàn)kW，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約電量2215萬(wàn)kW·h，折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7309噸。
3．項(xiàng)目實(shí)施情況
該項(xiàng)目分5個(gè)子項(xiàng)目，2014年4月—2015年7月依次開(kāi)工，項(xiàng)目已全部完成施工，運(yùn)行良好。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

該項(xiàng)目共改造了大型注塑機(jī)173臺(tái)，改造功率共計(jì)1.9111萬(wàn)kW，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約電量2215萬(wàn)kW·h，折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7309噸，節(jié)約電費(fèi)約1550.5萬(wàn)元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用合同能源管理節(jié)能效益分享型模式，通過(guò)對(duì)每臺(tái)改造設(shè)備加裝電表進(jìn)行計(jì)量，按每月實(shí)際統(tǒng)計(jì)節(jié)約電量進(jìn)行分享，項(xiàng)目設(shè)定了1年分享期、2年分享期、3年分享期、4年分享期的合同金額，如在設(shè)定的分享期內(nèi)未收回預(yù)定的分享款，合同期順延，合同金額按新的合同年限對(duì)應(yīng)金額進(jìn)行支付，這樣避免了因企業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定造成分享金額不確定的風(fēng)險(xiǎn)，降低了資金回收的風(fēng)險(xiǎn)。

六、融資渠道

項(xiàng)目投資額為1991萬(wàn)元，全部為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。