及减速过程中,伺服电机本身发出电能,如果得不到应用就造成浪费。
伺服驱动制动能源再生利用原理图。在注塑机交流伺服电机驱动泵的液压系统中增加伺服驱动制动回收单元,达到存储伺服永磁同步电机在刹车制动过程中产生的电能,同时能够将此电能释放到注塑机的工作过程中。在直流母线上串入伺服驱动制动回收单元,以减少制动电阻消耗的能量。制动电阻和伺服驱动制动回收单元并联一起,用以消耗伺服驱动制动回收单元储存完成后多余的电能,保护伺服驱动制动单元和伺服驱动系统。伺服电机在刹车及减速过程中产生的能量转换为电能,通过伺服驱动器中的逆变模块单元和直流母线,将电能存储在伺服驱动制动回收单元中。而当系统重新提供电能开始工作时,伺服驱动制动回收单元中的电能首先释放,能源再生单元储存的能量将通过直流母线回放到系统中,实现储存能量和释放能量的双向作用,当电压低于整流模块输入的电压时,才使用外部电能,从而达到节能的目的。在注射成型工况须要频繁的启动及制动,伺服电机驱动组件的惯量动能在制动时可通过伺服电机产生电能,在经过驱动器转变为直流电,并储存在电容内,当伺服电机在下一周期启动时,电容放电再经驱动器转成所需脉冲电流驱动伺服电机。大同有限公司国内首创的“伺服液压驱动制动能源再生利用装置”,节能可达25~80%。阿博格公司Allrounder H系列注塑机,动力驱动系统中增加了交流伺服电机制动能源再生利用和蓄能器辅佐驱动,节能可达到40%。
全电动驱动系统制动能源再生利用
Netstal的ELION系列全电动注塑包装机,把伺服电机制动过程产生的能量直接进入过渡电路,储存在电容电路中,这意味着产生的制动能量不必转化成热量,尤其是在注射循环期间,可以成为总能耗的一个重要部分。例如,当塑化过程发生在模具打开时,产生的制动能量可从过渡电路中汲取旋转螺杆所需的能量。因此,该能量并不是取自电源供应网路,并且产生的能耗相应减少。与液压注塑机相比,ELION系列注塑包装机能耗减少了70%,比常规的全电动注塑机能耗低10%以上。
热能回收利用的干燥原料节能系统
传统的PET干燥机占到瓶坯加工总能耗的25%。干燥PET时,大约有60%~65%的能量用于提高树脂温度以蒸发水分,30%~35%的能量用于干燥剂的再生,仅有5%~10%的能量用于鼓风机和电机的运行。Novatec公司推出了两项干燥机控制技术,实现PET干燥过程的节能。
干燥温度自适应节能控制。最大限度降低加热所消耗的能量。通过测量加入树脂的温度可离开干燥料斗的回风温度,调节送入干燥料斗的气流量,使回风(从干燥料斗返回干燥机中)温度略高于加入干燥料斗中的树脂温度,达到在确保树脂温度情况下,将气流量减到最少实现干燥加热的能量最小化。控制回风温度即控制送入干燥料斗的气流速率,也就是通过改变鼓风机的运转速度。鼓风机的运转速度通过变频驱动装置实现。干燥温度自适应控制与传统技术相比,可降低30%的干燥能耗。
干燥剂再生自适应节能控制。最大限度降低干燥剂再生过程所消耗的能量。通过变频驱动装置使干燥轮转速被控制在一个适当的水平,不管树脂中水分含量有多少,干燥轮都能用最少的气流来除去干燥过程回风中的所有水分,而不会有多余的气体带走热量;同时确保干燥剂露点温度维持在恒定的-40℃,从而减少每分钟需要加热的干燥剂的用量。变频驱动装置将气流量控制在能够确保充分吸收干燥剂中水分的最低水平,从而使干燥剂再生过程中在干燥轮上热散失最小。该技术可节省30%的干燥剂再生能耗。
Conair公司推出了采用热量再生利用技术的新型除湿干燥节能系统Energysmart,通过将离开干燥料斗的热空气和除湿空气回路合并带一起,使以往浪费的能量得以重新再利用,降低1/3的干燥能耗。
料斗干燥原料的新型加热节能系统
传统干燥机节能发热元件是电热管及陶瓷红外线等耗电高、寿命短之加热元件。采用可调高效率热风元件,瞬间产生的磁热分子,利用鼓风机将热分子吹送到需热干燥的塑料原料上,达到干燥加温的效果。发热元件所产生的95%热量,由风扇的对流空气传达至被加热的物体上。传统加热钨丝只能吹出30%的热量。升温快、温度恒定、节电可达30%以上。
张家港市联达机械有限公司LDYW-200型红外线结晶除湿干燥系统,结晶-除湿-干燥三位一体一次完成,时间短、效率高、能耗低,几乎不破坏原料结构。
TrueBlendPETTM回收料混合器,始终保持回收材料和新料在被喂入注塑机之前处于分离状态,可避免在喂入过程中可能造成的物料比例的变化;具有不同体积密度、流动性能的新料和再生料的混合料到达喂口的速度更快;独特的干燥系统和隔热结构,混合过程中物料干燥不需要热量输入,降低了能耗。
油电复合节能驱动
伺服电机的推广应用,为油电复合驱动开辟了发展道路,提高了注射性能,扩大了注射功能。油电复合驱动注塑机发展迅速,特别在欧洲,国内应用也有逐渐增长的趋势。油电复合驱动,发挥伺服驱动和液压驱动的各自优势,满足特定注射成型的要求。电动-液压复合式注塑包装机,集合全电动及全液压两类注塑包装机之优势,是注塑包装机发展方向。
液电复合驱动有多种形式:
▲按部件驱动分为:合模伺服电机驱动,注射液压驱动;合模液压驱动,注射伺服电机驱动;
▲按部件内部驱动分为:塑化伺服电机驱动,注射液压驱动;锁模伺服电机驱动,顶出液压驱动。
深圳市国能创新科技有限公司等企业的PET瓶坯注塑机塑化注射普遍采用挤注复合塑化机构,一改以往的采用普通同轴一线式往复式螺杆塑化注射机构成型瓶坯结构。挤注复合塑化机构,交流伺服电机独立挤出塑化的注射储料,有利于大容量塑化熔融料的比容均一性,增加成型腔数,达到高速高质量高产量塑化注射。
Netstal公司的ELION 2800-2000液电混合驱动注塑机,全电动合模单元与液压注塑单元相结合,成型一模96腔的HDPE料的瓶盖,成型周期不到2.5s,与传统的驱动系统ELION 2200-2000相比,节能达30%。
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