注塑機是一種專用的塑料成型機械，它利用塑料的熱塑性，經(jīng)加熱融化后，加以高的壓力使其快速流入模腔，經(jīng)一段時間的保壓和冷卻，成為各種形狀的塑料制品。注塑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（在注塑車間內(nèi)，一般多臺注塑機共用一臺冷卻水泵），其中液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80％以上，所以降低其耗電量是注塑機節(jié)能的關(guān)鍵。
1、注塑機的工作循環(huán)
1）鎖合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且確認無異物存在下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合（保持油缸內(nèi)壓力）。
2）射臺前移到位：射臺前進到指定位置（噴嘴與模具緊貼）。
3）注塑：可設定螺桿以多段速度，壓力和行程，將料筒前端的溶料注入模腔。
4）冷卻和保壓：按設定多種壓力和時間段，保持料筒的壓力，同時模腔冷卻成型。
5）冷卻和預塑：模腔內(nèi)制品繼續(xù)冷卻，同時液力馬達驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料粒子前推，螺桿在設定的背壓控制下后退，當螺桿后退到預定位置，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，注射油缸按設定松退，預料結(jié)束。
6）射臺后退：預塑結(jié)束后，射臺后退到指定位置。
7）開模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速）
8）頂出：頂針頂出制品。
2．傳統(tǒng)液壓驅(qū)動的注塑機的能量浪費
液壓驅(qū)動的注塑機在以上各階段所需壓力和流量都是變化的，當注塑機的油量需求發(fā)生變化時，由設在油泵出口的比例流量閥和比例壓力溢流閥來調(diào)節(jié)負載壓力和流量，提供各油缸和液力馬達所需的推力，壓力方向和移動速度。油泵的輸出功率等于電機的輸出轉(zhuǎn)矩和電機的轉(zhuǎn)速的乘積，當系統(tǒng)要求低流量時，油泵電機的輸出功率不變，多余的液壓油通過壓力比例閥和溢流閥流回油箱，即使空載（如冷卻）也是如此，這樣，節(jié)流功率損失非常大，效率很低，一般只有60％-70％，因而造成能量浪費，同時由于液壓油長期的全速循環(huán)流動，與液壓件，機械件的劇烈磨擦，造成油溫過高，噪音過大等系列問題，機器壽命亦縮短。
3．使用節(jié)能變頻器控制油泵電機
變頻器控制的油泵電機從根本上克服了傳統(tǒng)注塑機能量浪費的弊病，當系統(tǒng)需要的流量發(fā)生變化時，電機的轉(zhuǎn)速也跟著發(fā)生變化，從而使定量油泵排出的油流量發(fā)生變化，即“需要多少供給多少，從而節(jié)約了大量的電能。根據(jù)注塑制品的不同，節(jié)電率達20％-70％。
4．變頻器控制信號的選取
對所改造的注塑機要充分了解其控制電路，液壓電路和工作原理，巧妙取得控制信號，實現(xiàn)現(xiàn)有注塑機和變頻器的結(jié)合。注塑機液壓油需求量的信號是連接壓力和流量比例閥的電流信號（0-1A），經(jīng)積分處理后并轉(zhuǎn)換成4-20mA的標準信號直接連接到變頻的輸入端，從而控制變頻器改變輸出頻率，隨即改變了油泵電機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)壓節(jié)電的雙重作用。針對注塑機液壓系統(tǒng)特有的大負荷超載，頻響要求高和低速轉(zhuǎn)矩大，電機加減速時間長的特點，在控制過程中應用了PLC控制器，引入各電液換向閥的信號，由PLC根據(jù)這些信號鑒別注塑機的工藝流程，提前對變頻器給出加速和減速指令。
5.注塑機變頻器的選型
1）普通的VVVF調(diào)速方式，當頻率與電壓的比率保持恒定，電機的磁通不變，由于沒有速度反饋，不能準確控制電機的轉(zhuǎn)速（一般誤差在15％），三相異步電機的轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速同定子旋轉(zhuǎn)磁場間存在轉(zhuǎn)差，當外部負載發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)差率也隨之發(fā)生變化，但變頻器并不能對此補償，導致油泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，造成了流量誤差，次品率高。注塑機在采用壓力閉環(huán)控制的系統(tǒng)中，會出現(xiàn)壓力瞬間失調(diào)的情況，無法控制制品的品質(zhì)。
2）無傳感器矢量控制變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場方向的控制方式，即對異步電機進行坐標變換等效成直流電機的控制方式，相當于直流電機中同轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流，無論電機的狀態(tài)，維持其勵磁電流的恒定，而轉(zhuǎn)矩的大小只要獨立調(diào)節(jié)電樞電流，故可以使異步電機始終處于高動態(tài)的狀態(tài)，從0rpm加速到1000rpm 只需30ms，改善了變頻器調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能，對于注塑整個運行循環(huán)的跟附性大大提高，轉(zhuǎn)差在3％-5％內(nèi)，提高了電機面對負載變化的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，電機在低速運轉(zhuǎn)時有2倍以上的額定轉(zhuǎn)矩，有較好的加減速性能，轉(zhuǎn)矩變化時響應也快。
綜上所敘，選擇開環(huán)通用變頻器，由于其響應慢，并不適用于注塑機油泵的調(diào)速，相比之下無感矢量控制的變頻器，因其高動態(tài)性，穩(wěn)定性好等特性更適合注塑機的使用。
6．變頻器的散熱方式
注塑機專用變頻器都采用水冷散熱方式，散熱效率高，安全保護等級可達IP54。由于變頻器采用水冷形式，變頻器主體實際是封閉于電控箱內(nèi)，減少了由于粉塵，油污侵入電子設備而導致?lián)p壞的可能性，確保了變頻器的使用安全，同時采用水冷散熱方式可使變頻器的功率單元IGBT始終工作在某一溫度范圍內(nèi)，有效延長了其使用壽命，采用水冷散熱方式可使變頻器平均壽命延長達10年以上。
7．使用變頻器后的其它功能
最顯著的特點就是可以改進機器的工藝特性， 提高其效率。有些產(chǎn)品要求很高的射膠速度，普通的注塑機，可能要更換運螺桿、料筒、電機、油泵才能達到要求的速度，但使用變頻器以后，在電機油泵允許的范圍內(nèi)，將電機轉(zhuǎn)速提高10％（電機頻率達到55HZ），即可做到不用更換任何部件就能達到要求的速度，從而提高了生產(chǎn)效率。
8．使用中注意的問題
經(jīng)測量采用變頻運行后，電機的表面溫度有所提高，例如工頻運行電機溫度為35度，變頻運行時電機為40度，且不繼續(xù)升高（在電機安全范圍內(nèi)），這是由于電機在整個周期內(nèi)，進行不同的轉(zhuǎn)速運行，電機的散熱風扇風力減小緣故，使用中建議保持散熱風扇和電機的清潔。
9.變頻器在海天1500機上的實際應用
使用機型：WHPS注塑機專用節(jié)能變頻器
生產(chǎn)廠家：北京萬禾創(chuàng)新科技有限公司
使用廠家：山東青島某國營大型企業(yè)
主要特點：
1）一體化結(jié)構(gòu)，自帶工頻/節(jié)電運行轉(zhuǎn)換開關(guān)，確保在系統(tǒng)故障時，人工切換，不影響生產(chǎn)。
2）控制油泵電機：45KW+45KW+45KW
3）變頻器功率：45KW （其中IGBT最大電流300A）
4) 數(shù)量：30 臺
5）變頻器控制方式：無速度傳感器矢量控制變頻器
6）瞬間沖擊電流可達300％，確保在注射等重負載下不跳閘。
7）散熱方式：水冷卻（電控箱全封閉設計，防塵，防油污）防護等級：IP54
8）信號輸入方式：0-1A（壓力比例）， 0-2A（流量比例）兩路輸入，積分運算輸出。
9）自帶有功功率表
10）變頻控制單件注塑工件時間比工頻運轉(zhuǎn)慢0.2秒
11）節(jié)電率（不同工藝）：20％-40％
客戶反映：節(jié)電明顯，原工藝基本不受影響，油溫降低，油缸動作平穩(wěn)，次品率低。
