劉大生 李小亞

【摘 要】壓鑄機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工以及模具成型等方面，其工作過程較為復(fù)雜，并且具有耗能高的問題，需要運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，降低耗能?；诖?，本文提出了變頻改造的電路、變頻器的保護(hù)功能、變頻器的接線、對異常情況的處理四個方面應(yīng)用，提高壓鑄機(jī)的工作效率，節(jié)省能源。

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速技術(shù)；壓鑄機(jī)節(jié)能；電路

壓鑄機(jī)在制造業(yè)是較為有代表意義的設(shè)備，現(xiàn)如今各行各業(yè)都在盡力降低耗能，壓鑄機(jī)在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)較高的電能消耗，需要技術(shù)人員加以研究，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在壓鑄機(jī)中，減少能源消耗，增加壓鑄機(jī)的使用壽命，促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。

一、變頻調(diào)速技術(shù)在壓鑄機(jī)節(jié)能設(shè)計中的重要性

壓鑄機(jī)屬于周期性變負(fù)荷設(shè)備，一個生產(chǎn)周期有鎖模、冷卻等幾個環(huán)節(jié)，在運(yùn)行過程中會消耗較多的電能，增加電機(jī)負(fù)荷，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在其中，具有以下重要作用：第一，降低電機(jī)啟動的電流沖擊。傳統(tǒng)的壓鑄機(jī)在啟動過程中，會存在大電流啟動的現(xiàn)象，給壓鑄機(jī)帶來較大的沖擊，在運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)后，會避免上述情況出現(xiàn)，進(jìn)而增加壓鑄機(jī)的穩(wěn)定性與安全性，同時對變壓器起到增容的作用，緩解增容壓力[1]。第二，延長設(shè)備壽命。傳統(tǒng)壓鑄機(jī)的電機(jī)會在軸承上產(chǎn)生應(yīng)力負(fù)載，影響軸承的使用壽命，運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效解決應(yīng)力負(fù)載的問題。另外，運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，對電動機(jī)有多種智能保護(hù)功能：如欠壓、過壓、缺相等幾個方面。第三，減低噪音。壓鑄機(jī)在使用過程中，會出現(xiàn)較大噪音，其中的主要原因是調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生噪音，技術(shù)人員通過運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，在電泵及運(yùn)行過程中，不需要調(diào)節(jié)閥，從而解決噪音的問題。

二、變頻調(diào)速技術(shù)在壓鑄機(jī)節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

（一）變頻改造的電路

壓鑄機(jī)中液壓傳動裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥等幾種組成，在壓鑄機(jī)工作過程中，會有節(jié)流損耗和設(shè)計余量損耗。采用變頻節(jié)能柜改造后，可以大量減少以上損耗，實現(xiàn)節(jié)電。因此，對壓鑄機(jī)閥控電液模式進(jìn)行變頻節(jié)能改造很有必要。壓鑄機(jī)具有工作環(huán)境復(fù)雜的問題，所以在設(shè)計過程中，需要改變壓鑄機(jī)的運(yùn)用環(huán)境，包括散熱、通風(fēng)等功能。在進(jìn)行電路改造時，主要運(yùn)用變頻加工頻的方式。設(shè)計人員應(yīng)針對壓鑄機(jī)的具體工作情況進(jìn)行變頻節(jié)能柜電路設(shè)計，為了保證變頻器在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)故障時能夠?qū)鸿T機(jī)的生產(chǎn)工作不造成影響，設(shè)計師應(yīng)運(yùn)用工頻變頻可切換模式，一旦變頻部分出現(xiàn)問題時可以很方便地切換到工頻狀態(tài)，這樣不會影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在變頻改造的時候，設(shè)計師不需要改動其原來的電氣線路，只需將變頻節(jié)能柜串進(jìn)電路即可。另外，在設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)加強(qiáng)對輸入電抗器的使用，用來限制電網(wǎng)電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊，平滑電源電壓中包含的尖峰脈沖，或平滑橋式整流電路換相時產(chǎn)生的電壓缺陷，有效地保護(hù)變頻器和改善功率因數(shù)，它既能阻止來自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。同時運(yùn)用直流電抗器，將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規(guī)定值，保持整流電流連續(xù)，減小電流脈沖值，使逆變環(huán)節(jié)運(yùn)行更穩(wěn)定及改善變頻器的功率因數(shù)[2]。

（二）變頻器的保護(hù)功能

在將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在壓鑄機(jī)的過程中時，需要保證變頻器具有故障檢測、缺相、過負(fù)荷等方面的保護(hù)作用，避免在壓鑄機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)安全事故，在設(shè)計過程中，保證變頻器有以下幾種保護(hù)功能：第一，變頻器的輸出有電壓檢測功能。變頻器能自動調(diào)整輸出電壓，使電機(jī)不承受過電壓。即使在輸出電壓調(diào)整失效和輸出電壓超過正常電壓的110%時，變頻器也會通過停機(jī)對電機(jī)起到保護(hù)作用。第二，在運(yùn)行過程中，負(fù)荷起伏變化較大時，意味著生產(chǎn)機(jī)械的工作發(fā)生了意外，變頻器立即停止工作。第三，變頻器監(jiān)測電機(jī)電流。當(dāng)電機(jī)電流超過額定電流的120%/1分鐘時，變頻器通過停機(jī)來保護(hù)電機(jī)。例如，某品牌變頻器應(yīng)用于塑料泡沫壓鑄機(jī)上時，設(shè)備為塑料泡沫壓鑄機(jī)，由1.5KW行程電機(jī)驅(qū)動鏈條式傳送帶，氣缸壓膜成型，全自動控制，為提高生產(chǎn)效率，鏈條式傳送帶電機(jī)采用EN600-4T0022G/0037P變頻器驅(qū)動，成型的原料到傳送帶后，中速到達(dá)位置后，形成開關(guān)動作，變頻器迅速停機(jī)，關(guān)聯(lián)紅外傳感器動作，氣缸帶動壓膜成型，紅外傳感器斷開信號后，傳送帶快速退回到指定位置，再慢速把成型好的產(chǎn)品移動到終點(diǎn)，流入下一道工序。具有以下優(yōu)勢：1.較高的響應(yīng)速度，明顯提高了生產(chǎn)效率；2.完善的保護(hù)方案，過流、過壓、通電對地保護(hù)；3.輸入輸出缺項檢測，具有性能卓越，長時間穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用。

（三）變頻器的接線

在對變頻器進(jìn)行設(shè)計時，工作人員應(yīng)對變頻器的接線進(jìn)行充分考慮。在壓鑄機(jī)中，變頻器主要應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，設(shè)計人員通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式，控制交流電動機(jī)，變頻器主要由整流、濾波、檢測單元微處理單元等組成。在進(jìn)行接線設(shè)計時，工作人員需要注意以下幾個方面：第一，變頻器的控制電路主要分為模擬和數(shù)字兩種?？刂齐娐范俗拥慕泳€應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路、強(qiáng)電回路分開布線。由于控制電路的頻率輸入信號是微小電流，所以在接點(diǎn)輸入的場合，為了防止接觸不良，微小信號接點(diǎn)應(yīng)使用兩個并聯(lián)的節(jié)點(diǎn)或使用雙生接點(diǎn)。第二，在進(jìn)行接線過程中，需要注意主電路，其中導(dǎo)線本身存在阻抗，所以，在設(shè)計過程中，保證變頻器與電機(jī)之間的接線不應(yīng)過長、變頻器的輸入輸位置不能相反。在進(jìn)行控制信號的連接時，運(yùn)用屏蔽電纜，并保證有一端呈現(xiàn)懸空的狀態(tài)，避免接觸地面，或被其他因素干擾。第三，在設(shè)計過程中，設(shè)計師需要注意在輸出過程中，會產(chǎn)生諧波干擾，所以需要在變頻器中引用電抗器，降低諧波干擾，保證壓鑄機(jī)的運(yùn)行。

（四）對異常情況的處理

變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護(hù)回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。在針對壓鑄機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速設(shè)計的過程中，工作人員需要對其中會發(fā)生的異常情況進(jìn)行處理，保證實現(xiàn)節(jié)能的功能。第一，主回路常見故障。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、接觸器等元件組成。在壓鑄機(jī)運(yùn)行過程中，變頻器的電解電容，容易引起故障，需要設(shè)計人員對直流電壓和內(nèi)部溫度進(jìn)行成分的考慮，在進(jìn)行變頻器的設(shè)計時，選擇合適的電容器型號，增加變頻器的使用壽命。此外，設(shè)計人員需要充分考慮安裝的環(huán)境，采取相應(yīng)的措施減少脈動電流。第二，控制回路故障。在壓鑄機(jī)運(yùn)行過程中，電源部分會影響控制回路，從而導(dǎo)致變頻器的使用壽命減少，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負(fù)載影響的定值，所以其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，所以設(shè)計師需要根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。

三、結(jié)語

綜上所述，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在壓鑄機(jī)中，能夠有效地降低能量消耗，同時能夠加強(qiáng)壓鑄機(jī)的可靠性、具有延長設(shè)備壽命、減少維修成本的重要作用，能夠為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳灝.變頻技術(shù)在電力傳動節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2019，36（06）：80-81.

[2]虞華祥. 壓鑄機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用概述[A]. 重慶鑄造行業(yè)協(xié)會、重慶市機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會.2018重慶市鑄造年會論文集[C].重慶市機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會，2018：3.