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伺服改造和变频改造的区别--厦门PLC自动化培训

更新时间:2013-03-22 19:38:07点击次数:1371次字号:T|T
伺服改造和变频改造的区别--厦门PLC自动化培训

伺服改造和变频改造的区别--厦门PLC自动化培训

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目前主要节能方式传统、变频、电液方式节电比较

由于交流伺服具有杰出的速度、力矩控制特性,使伺服式油电混合节能注塑机在不同工作阶段都具备了变频系统所不具备的崭新特点,简述如下表
合模、锁模阶段:
动作要求:合模动作尽可能快速动作,在模具到位时立即停止,防止模具到位时撞模,并且在模具移动时如出现异物卡模时及时停止移动。
机型
动作的实现
能量消耗分析
传统油压机
采用调节阀门,部分流量进入开合模油缸推动锁模动作,其余流量经节流阀回流
异步电机带动油泵以亚同步速转动,合模动作消耗部分流量,回流部分能量为浪费的能量
变频式电液混合节能型
变频器调节油泵的速度,油泵电机以适当的速度供油,流量回流很少
锁模阶段油压较大而需要流量较少,但变频系统较难在低速下(10-20Hz以下)稳定运行,此阶段势必需要加大溢流,带来能量损耗。
伺服式电液混合节能型
伺服器调节油泵速度,供油速度等于推动合模油缸所需要的油量,完全没有溢流,并且可以精确控制合模动作的行程距离,在到位后自动实现锁模。在合模的过程中,伺服系统工作于带力矩限制的速度闭环控制模式,如果出现异物卡住模具导致阻力非正常增加时,电机会自动停止运行
合模移动中电机效率可达85%以上,锁模阶段电机速度接近零速而最大出力不减,功率消耗最小。
 
射胶阶段:
动作要求:匀速射出,速度精度高,射出量精确控制,射满模腔后立即转为压力控制进入保压过程
机型
动作的实现
能量消耗分析
传统油压机
采用调节阀门,部分流量进入射胶油缸推动射胶动作,其余流量经节流阀回流
异步电机带动油泵以亚同步速转动,射胶动作消耗部分流量,回流部分能量为浪费的能量。由于射胶动作对压力和速度都有要求,因而电机负载较重,从电网取用功率很大,能量损失也比较大。
变频式电液混合节能型
变频器调节油泵的速度,采用多段速度控制,在不同的阶段,油泵电机以适当的速度供油,流量回流很少
高速射胶阶段需要流量较大而且油压较大,溢流压力大流量小。此阶段能量消耗大,损耗较小。低速射胶阶段需要流量较小而且油压较大,溢流压力和流量都比较大。此阶段损耗较大。
伺服式电液混合节能型
伺服器调节油泵速度,速度调节可以脱离“多段速度”的思路,实现速度平滑给定控制。供油速度等于推动射胶动作所需要的油量,完全没有溢流,并且可以方便、精确控制射胶动作的行程距离。
射胶阶段中电机效率可达90%以上,由于效率高并且没有溢流,所以此阶段能量消耗较大,但没有多余的消耗。
 
保压阶段:
动作要求:恒定压力控制,确保产品成型密度一致
机型
动作的实现
能量消耗分析
传统油压机
控制高压节流阀调节压力,实现恒压控制
异步电机带动油泵以亚同步速转动,所有流量均经节流阀回流。此时所需油压很大,电机从电网的取用功率很大,并且所有能量都被浪费
变频式电液混合节能型
变频器调节油泵的速度到能够输出所需出力的最低速度,大压力低速供油,所有流量全部经溢流阀回流。由于变频器低速运行性能欠佳,所以压力波动较大
保压阶段需要的压力较大,由于变频器难以做到零速满力矩稳定运行,所以需要运行于较低转速(如10-20Hz以下),所有流量全部溢流。此阶段系统能量消耗不大,但全部为损耗。
伺服式电液混合节能型
伺服器调节油泵速度至接近零速,并且转入力矩控制,精确保持压力
此时电机输出力矩较大,但转速接近零速,所以几乎不输出功率,从电网取用的功率仅几百瓦。
 
熔胶、冷却阶段:
动作要求:熔胶时进行速度控制,要求尽可能较快地将射台推出至适当的位置,同时螺杆将足够量的熔胶推出至射口处,并且要求射台推出时有一定的背压。为节省时间,熔胶与冷却一般同时进行,但如果冷却时间较长,会出现熔胶结束后仍需等待冷却的空等时间。
机型
动作的实现
能量消耗分析
传统油压机
采用调节阀门,部分流量进入液压马达驱动螺杆,部分进入射胶油缸推动射台回程动作,其余流量经节流阀回流
异步电机带动油泵以亚同步速转动,在熔胶阶段溢流较少,此时功率消耗较大,能量损失较少。但在“空等”时段,所有流量均经节流阀回流,功率消耗较大,所有能量都被浪费
变频式电液混合节能型
变频器调节油泵的速度至适当的供油速度,部分流量经溢流阀回流并由溢流阀调节压力。
熔胶阶段需要流量和压力都较大,此时功率消耗较大,小部分流量溢流,能量损失较小。但到达“空等”时段,运动系统需要的流量为零,由于变频器难以做到零速满力矩稳定运行,所以需要运行于较低转速(如10-20Hz以下),所有流量全部溢流。此阶段系统能量消不大,但全部为损耗。
伺服式电液混合节能型
伺服器调节油泵速度至最佳速度,精确控制射台和螺杆速度。
熔胶阶段需要流量和压力都较大,此时功率消耗较大,但实际效率接近90%,功率损耗很小。在到达“空等”时段时,运动系统需要的净流量为零,伺服器调节油泵速度至接近零速,并且转入力矩控制,稳定保持压力。此时电机输出力矩较大,但转速接近零速,所以几乎不输出功率,从电网取用的功率仅几百瓦。
 
松模、开模阶段:
动作要求:快速打开模具,动作快捷到位
机型
      动作的实现
能量消耗分析
传统油压机
采用调节阀门,部分流量进入开合模油缸推动松模、开模动作,其余流量经节流阀回流
异步电机带动油泵以亚同步速转动,此阶段功率消耗较大,能量浪费较小
变频式电液混合节能型
变频器调节油泵的速度至适当的供油速度推动松模、开模动作,部分流量经溢流阀回流。
此阶段需要流量和压力都较大,此时功率消耗较大,小部分流量溢流,能量损失较小。
伺服式电液混合节能型
伺服器调节油泵速度至最佳速度,快速控制松模、开模动作。
此阶段需要流量和压力都较大,此时功率消耗较大,实际效率接近90%,功率损耗很小。
 
传统、变频、电液注塑机各个工作阶段功耗曲线对比
 
对比可以看出相对于普通油压注塑机,伺服注塑机完全没有溢流,完全避免了这部分消耗的能量;而变频注塑机依然存在部分溢流,也就不可避免地造成了一定的能量浪费。同时相对于普通油压注塑机与变频注塑机,采用伺服系统对油泵进行控制时,除了上表中列出的节能特点外,由于伺服能快速响应所给定的控制信号,并且能够在速度控制和力矩控制之间灵活地切换以实现运动或油压的精确控制,所以工作周期也能有所缩短,注塑成品质量也明显提高。合理的供油量控制更减轻了冷却系统的负荷和功率损耗。

源:
一、1250吨注塑机伺服节能系统改造
动力部分节能节电率计算:
注塑机高能耗时间约43.2S
实际生产周期 173.2S
低功耗时间约 130S
工艺节电率= (130/173.2)*100%=75%
节能率75%
注塑机伺服节能效益分析
1250*2注塑机:定量油泵为双联叶片泵(两泵),电机为55KW异步电动机(两台)
伺服改造:齿轮泵(三泵)+伺服电机(三台)+伺服控制器(三台)
预测每小时耗电=55KWH
每小时节电=预测每小时耗电*节能率=55*75%=41.25KWH
每KWH平均节能率=0.85元/KHW
设备每年运行有效天数=330天/年(扣除设备维护和停电时间)
每年节约费用=330*24*41.25*0.85=277695元/年
伺服改造后一年就可以节省约27.7万
二、300吨注塑机伺服节能改造
动力部分节能节电率计算:
注塑机高能耗时间 60.5S
实际生产周期 110S
低功率可节电时间 49.5S
工艺节电率=  (49.5/110)*100%=45%
节能率:45%
注塑机伺服节能效益分析
300吨注塑机:定量油泵为双联叶片泵,电机为30KW异步电动机
伺服改造后:齿轮泵+伺服电机+伺服控制器
预测每小时耗电=16KWH
每小时节电=预测每小时耗电*节能率=16*0.45=7.2KWH
每KWH平均节能率=0.85元/KWH
设备每年运行有效天数=330天/年(扣除设备维护和停电时间)
每年节约费用=330*24*7.2*0.85=48470.4元/年
一年可以节省约4.8万
注塑机变频改造:
动力部分节能节电率计算:
节能率视情况而定,一般在10%-20%,例如你的注塑机是300吨计算,加载率为80%(加载时间/总运行时间),一天24小时运行,节能率按10%计算,每天的节点量为:75*80%*24*10%=144k。
从以上的节能方案我们不难看出,变频改造的在注塑机节能改造方面的效果确实不太理想,所以我们推荐您如果需要注塑机节能改造的话,伺服改造应该是最合适的方式,此信息只做参考之用。

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