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(guò)程較為復(fù)雜，并且具有耗能高的問(wèn)題，需要運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，降低耗能。基于此，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(duì)異常情況的處理四個(gè)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(guò)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(jì)中的重要性

壓鑄機(jī)屬于周期性變負(fù)荷設(shè)備，一個(gè)生產(chǎn)周期有鎖模、冷卻等幾個(gè)環(huán)節(jié)，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)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(dòng)的電流沖擊。傳統(tǒng)的壓鑄機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，會(huì)存在大電流啟動(dòng)的現(xiàn)象，給壓鑄機(jī)帶來(lái)較大的沖擊，在運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)后，會(huì)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(shí)對(duì)變壓器起到增容的作用，緩解增容壓力[1]。第二，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。傳統(tǒng)壓鑄機(jī)的電機(jī)會(huì)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(wèn)題。另外，運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)有多種智能保護(hù)功能：如欠壓、過(guò)壓、缺相等幾個(gè)方面。第三，減低噪音。壓鑄機(jī)在使用過(guò)程中，會(huì)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(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生噪音，技術(shù)人員通過(guò)運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，在電泵及運(yùn)行過(guò)程中，不需要調(diào)節(jié)閥，從而解決噪音的問(wèn)題。

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

（一）變頻改造的電路

壓鑄機(jī)中液壓傳動(dòng)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(guò)程中，會(huì)有節(jié)流損耗和設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)節(jié)電。因此，對(duì)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(wèn)題，所以在設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)，主要運(yùn)用變頻加工頻的方式。設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)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(jì)，為了保證變頻器在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)故障時(shí)能夠?qū)鸿T機(jī)的生產(chǎn)工作不造成影響，設(shè)計(jì)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(wèn)題時(shí)可以很方便地切換到工頻狀態(tài)，這樣不會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在變頻改造的時(shí)候，設(shè)計(jì)師不需要改動(dòng)其原來(lái)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(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)輸入電抗器的使用，用來(lái)限制電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)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(shí)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(lái)自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)的污染。同時(shí)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(guò)程中時(shí)，需要保證變頻器具有故障檢測(cè)、缺相、過(guò)負(fù)荷等方面的保護(hù)作用，避免在壓鑄機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)安全事故，在設(shè)計(jì)過(guò)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(cè)功能。變頻器能自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，使電機(jī)不承受過(guò)電壓。即使在輸出電壓調(diào)整失效和輸出電壓超過(guò)正常電壓的110%時(shí)，變頻器也會(huì)通過(guò)停機(jī)對(duì)電機(jī)起到保護(hù)作用。第二，在運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷起伏變化較大時(shí)，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(cè)電機(jī)電流。當(dāng)電機(jī)電流超過(guò)額定電流的120%/1分鐘時(shí)，變頻器通過(guò)停機(jī)來(lái)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(shí)，設(shè)備為塑料泡沫壓鑄機(jī)，由1.5KW行程電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條式傳送帶，氣缸壓膜成型，全自動(dòng)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(dòng)，成型的原料到傳送帶后，中速到達(dá)位置后，形成開(kāi)關(guān)動(dòng)作，變頻器迅速停機(jī)，關(guān)聯(lián)紅外傳感器動(dòng)作，氣缸帶動(dòng)壓膜成型，紅外傳感器斷開(kāi)信號(hào)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(dòng)到終點(diǎn)，流入下一道工序。具有以下優(yōu)勢(shì)：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(guò)流、過(guò)壓、通電對(duì)地保護(hù)；3.輸入輸出缺項(xiàng)檢測(cè)，具有性能卓越，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用。

（三）變頻器的接線

在對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員應(yīng)對(duì)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(jì)人員通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率的方式，控制交流電動(dòng)機(jī)，變頻器主要由整流、濾波、檢測(cè)單元微處理單元等組成。在進(jìn)行接線設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需要注意以下幾個(gè)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(kāi)布線。由于控制電路的頻率輸入信號(hào)是微小電流，所以在接點(diǎn)輸入的場(chǎng)合，為了防止接觸不良，微小信號(hào)接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)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(guò)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(jì)過(guò)程中，保證變頻器與電機(jī)之間的接線不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)、變頻器的輸入輸位置不能相反。在進(jìn)行控制信號(hào)的連接時(shí)，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(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要注意在輸出過(guò)程中，會(huì)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(duì)異常情況的處理

變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動(dòng)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(dòng)作及發(fā)生故障，或者無(wú)法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。在針對(duì)壓鑄機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)其中會(huì)發(fā)生的異常情況進(jìn)行處理，保證實(shí)現(xiàn)節(jié)能的功能。第一，主回路常見(jiàn)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(guò)程中，變頻器的電解電容，容易引起故障，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)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(jì)時(shí)，選擇合適的電容器型號(hào)，增加變頻器的使用壽命。此外，設(shè)計(jì)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(dòng)電流。第二，控制回路故障。在壓鑄機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，電源部分會(huì)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(guò)的脈動(dòng)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(shí)間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過(guò)測(cè)量靜電容量來(lái)判斷劣化情況比較困難，所以設(shè)計(jì)師需要根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時(shí)間，來(lái)推算是否接近其使用壽命。

三、結(jié)語(yǔ)

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(shí)能夠加強(qiáng)壓鑄機(jī)的可靠性、具有延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少維修成本的重要作用，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)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(dòng)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(huì)、重慶市機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).2018重慶市鑄造年會(huì)論文集[C].重慶市機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)，2018：3.