01. Краткое введение в литейную промышленность.
В настоящее время подавляющее большинство машин для литья под давлением относятся к гидравлическим машинам, приводимым в движение гидравлической трансмиссией, при этом мощность гидравлической системы обеспечивается масляным насосом с электроприводом. В процессе смены циклов литья под давлением, машинам для литья под давлением, требующим различных параметров потока и давления в зависимости от процесса, необходимо использовать регулирующие клапаны потока и давления для их регулировки. При значительном изменении нагрузки, поскольку выходная мощность количественного насоса не регулируется, избыточная энергия расходуется на перегородки, что приводит к утечкам масла, повышению температуры масла, а также усугубляет износ различных клапанов, вызывает высокую температуру масла, чрезмерный шум двигателя, сокращение срока службы механизмов и другие явления. Как правило, при проектировании мощность двигателя значительно превышает фактическую потребность, возникает эффект «большого конного вагона», что приводит к большим потерям электроэнергии. Поэтому крайне важно содействовать применению частотных преобразователей в машинах для литья под давлением с целью сокращения потерь энергии.
02. Обзор принципа работы гидравлической системы машины для литья под давлением.
(1) Обзор принципа работы машины для литья под давлением
Гидравлическая инжекционная машина — это типичное оборудование периодического действия. Полный рабочий цикл (процесс) можно условно разделить на несколько этапов: зажим, заливка, извлечение стержня, открытие, забивание, охлаждение, накопление и т. д. На каждом этапе гидравлическое масло подается насосом с двигателем в каждый цилиндр посредством ряда действий. Для каждого этапа требуются разные значения давления и расхода. В гидравлической системе требования к давлению и расходу на каждом этапе различны, а мощность двигателя масляного насоса определяется максимальной нагрузкой в процессе работы. В литейной машине за один рабочий цикл нагрузка на этапах высокого давления при зажиме и последующего литья под давлением больше, остальные этапы, как правило, невелики, а в процессе охлаждения нагрузка практически равна нулю. В случае с двигателем масляного насоса процесс литья под давлением осуществляется за счет изменения состояния нагрузки, в гидравлической системе работает количественный насос, двигатель масляного насоса вращается с постоянной скоростью, обеспечивая постоянный поток, а требуемое рабочее давление и расход регулируются с помощью пропорционального клапана давления и пропорционального клапана расхода, путем регулирования открытия пропорционального клапана давления или расхода для управления давлением или расходом. Избыток гидравлического масла возвращается через предохранительный клапан. Этот процесс называется закрытием под высоким давлением, и потери энергии, вызванные им, обычно составляют около 50%.
(2) Обзор принципов энергосберегающей реформы машин для литья под давлением
Согласно принципу работы машины для литья под давлением, отключение при высоком давлении приводит к потерям энергии, потребляемой двигателем масляного насоса. В производстве машин для литья под давлением, выпускаемых нашей компанией, используется особая технология: преобразователь вектора тока, в соответствии с требованиями технологического процесса, с помощью инвертора регулируется скорость вращения двигателя масляного насоса. В зависимости от режима работы машины для литья под давлением, осуществляется синхронное управление пропорциональным расходом и давлением с помощью пропорционального клапана, обеспечивающего автоматическую регулировку давления и расхода. Эффект эквивалентен преобразованию количественного насоса в переменный, что минимизирует обратный поток через предохранительный клапан. Выходная мощность масляного насоса соответствует давлению и расходу, требуемым для всей машины, и отсутствует потеря энергии перелива под высоким давлением. Частотный преобразователь отслеживает давление и расход на каждом этапе работы с помощью сигналов обратной связи и автоматически регулирует скорость вращения двигателя масляного насоса. Таким образом, потребление энергии двигателем масляного насоса будет изменяться в зависимости от выходной нагрузки, что позволит максимально сэкономить энергию, то есть будет экономичным и практичным решением. Многие заводы добились значительных экономических выгод благодаря преобразованиям.
(3) Потребление электроэнергии машиной для литья под давлением
Потребление электроэнергии машиной для литья под давлением в основном отображается в следующих разделах:
- Энергопотребление масляного насоса гидравлической системы
- Потребление электроэнергии нагревателем
- Потребление электроэнергии насосом циркуляционной охлаждающей воды
В цехе литья под давлением обычно используется общий насос охлаждающей воды для нескольких машин, а потребление электроэнергии двигателем гидравлического насоса составляет более 80% от общего энергопотребления всей машины, поэтому снижение его энергопотребления является ключом к экономии энергии.
03. Описание процесса литья под давлением
В машинах для литья под давлением для закрытия и снятия пресс-формы, а также для открытия пресс-формы требуется более низкое давление масла, и время этого процесса сокращается; В системах впрыска, поддержания давления и охлаждения требовалось более высокое давление масла и более длительное время работы, как правило, от 40% до 60% рабочего цикла. Длительность каждого этапа зависит от обрабатываемой детали; Длительность перерыва также зависит от процесса обработки заготовки, и иногда перерыва может и не быть. Если шнек впрыска приводится в движение двигателем, работающим на жидком масле, давление масла в системе впрыска будет выше. Вес заготовки, обрабатываемой на литьевой машине, варьируется от десятков граммов до десятков тысяч граммов. Таким образом, машины для литья под давлением бывают малыми, средними и большими, время цикла обработки мелких заготовок весом в десятки граммов и крупных деталей весом в несколько килограммов не одинаково, то есть для одной и той же машины для литья под давлением используются разные сырьевые материалы для заготовок, а также меняются требуемое давление и время на каждом этапе технологического процесса.
04. Оценка выгоды от экономии энергии
(1)Основа оценки:
КПД двигателя оценивается в 70%, а коэффициент экономии электроэнергии — в 35–45%. Общая мощность преобразователя составляет 22 кВт × 5 = 110 кВт. Цена за единицу электроэнергии составляет 0,7 юаня/кВтч. Электростанция работает 24 часа в сутки, 30 дней в месяц, 12 месяцев в году, а вероятность бесперебойной работы составляет 85%. Идеальный коэффициент энергосбережения = {1-(30/50)3}*100%=(1-0.216)*100%=78.4%
Согласно нашим оценкам, консервативный уровень сбережений должен составлять около 45%.
(2) Оценка выгод:
Ежедневная экономия электроэнергии = мощность двигателя × КПД двигателя × коэффициент экономии электроэнергии × 24 часа × частота переключения = 110 кВт × 70% × 40% × 24 часа × 85% = 628,3 градуса
Ежемесячная экономия на электроэнергии = 628,3 × 30 × 0,7 = 13194,7 юаней
Годовая экономия = 13194,7 × 12 = 158336,4 юаня
(3) Общая стоимость инвестиций:
Общие инвестиционные затраты = мощность двигателя × 1,2 × цена за единицу = 110 кВт × 1,2 × 1000 юаней/кВт = 132 000 юаней
(4) Срок окупаемости инвестиций:
Срок окупаемости = стоимость инвестиций ÷ ежемесячная экономия на электроэнергии = 132000 юаней ÷ 13194,7 юаней = октябрь
05. Выбор оборудования и ежедневное техническое обслуживание
Высокопроизводительный частотно-регулируемый преобразователь тока серии ABB590PR выбран для обеспечения соответствия мощности главного масляного насоса литейной машины.
Внутренние компоненты инвертора являются импортными, что гарантирует качество инвертора и срок его службы при нормальной эксплуатации.
(1) Средний срок службы вентилятора охлаждения частотного преобразователя и вентилятора охлаждения корпуса составляет 2 года. Пожалуйста, уделяйте внимание ежедневной очистке, чтобы предотвратить засорение пылью.
(2) Срок службы фильтрующего электролитического конденсатора частотного преобразователя составляет 3-5 лет при нормальной эксплуатации. Обратите внимание, что его необходимо заменить.
(3) Место установки должно быть по возможности вдали от влаги и пыли, а металлическая пыль строго запрещена.
06. Эффект после преобразования
Высокая степень энергосбережения: после модернизации количественный насос заменяется энергосберегающим переменным насосом. Гидравлическая система машины для литья под давлением в основном соответствует потребляемой мощности всей машины. Отсутствуют дросселирование высокого давления и потери энергии из-за перелива, а степень энергосбережения может достигать 20–60%.
Высокая эффективность: до преобразования коэффициент мощности обычно составлял 0,5–0,8, а после преобразования он может достигать более 0,96, что позволяет значительно улучшить коэффициент мощности сети, снизить реактивный ток и, следовательно, уменьшить потери в линии. В случае с электрооборудованием это играет роль в увеличении мощности.
Высокая надежность: сохранение исходного режима управления и масляной цепи литейной машины в режиме ожидания, своевременное оповещение при возникновении неисправностей, защита от избыточного давления, перегрузки по току, перегрузки, перегрева, пониженного давления и короткого замыкания на землю, а также эффективная защита двигателя масляного насоса. Переключитесь в режим управления энергосбережением/работы от сети, это не повлияет на производство в случае возникновения неисправности.
Продление срока службы механических частей и улучшение условий окружающей среды: плавный пуск для снижения вибрации при запуске и заклинивании пресс-формы, продление срока службы оборудования и пресс-форм, снижение уровня шума. Улучшение условий труда, значительное снижение нагрева системы, стабилизация температуры масла, экономия расхода охлаждающей воды более чем на 30%. Продлите срок службы уплотнительных компонентов, сократите время простоя и сэкономьте значительные средства на техническом обслуживании.
07. заключение
Экономия электроэнергии – это создание выгоды; вся система преобразования в энергосберегающую отрасль призвана обеспечить долгосрочную выгоду за счет инвестиций. Энергосберегающая трансформация, одновременно снижающая потребление электроэнергии, обеспечивает превосходную защиту литьевых машин, способствует сохранению двигателя, увеличению срока службы оборудования, такого как электронные компоненты, коммутационные элементы, а также обеспечивает плавный пуск двигателя, снижает инвестиционные и технические затраты на оборудование, повышает эффективность производства и приносит выгоду предприятию. Повысить конкурентоспособность продукции предприятия на рынке.
