型材擠壓機(jī)的變頻節(jié)能改造應(yīng)用
bmller 2021-04-21
一、簡述
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對各種型材的需求日益增加，作為有色金屬(鋅、鋁、銅等)行業(yè)的主要加工設(shè)備型材擠壓機(jī)數(shù)量也是越來越多?，F(xiàn)有的型材擠壓機(jī)械與很多使用液壓為動力的設(shè)備一樣，往往電機(jī)和油路按最大容量設(shè)計，除了在鎖模，擠壓和剪切等過程需要較大的壓力外，很多時候電機(jī)的工頻運(yùn)轉(zhuǎn)只是浪費(fèi)了大量的電能。針對此種情況，我們以節(jié)能為目的對部分銅擠壓，鋁擠壓機(jī)進(jìn)行了節(jié)能改造，由于液壓油路在加載時需要快速啟動、加壓，與注塑機(jī)類似，需要較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出功能，所以，我們建議使用寶米勒MC200G系列變頻器對型材機(jī)械進(jìn)行節(jié)能改造。
二、型材擠壓機(jī)的節(jié)能改造可行性分析以及使用變頻的優(yōu)勢
1、工況階段節(jié)能：
擠壓機(jī)在各個階段的所需油壓、流量都不同，工頻運(yùn)行時，電機(jī)以50Hz全速運(yùn)行，在保壓、開模、冷切，尤其是加料過程，油路的壓力通過回流閥回流到油箱，浪費(fèi)了大量能源，通過采集所需壓力模擬信號，降低各個階段變頻器的運(yùn)行頻率，從而降低了擠壓機(jī)的無用功。
2、容量節(jié)能：
擠壓設(shè)備均按照油泵最大流量和壓力時設(shè)計的，在運(yùn)行中不可避免地造成了能量的浪費(fèi)，當(dāng)不需要匹配容量的油壓時，適當(dāng)降低電機(jī)運(yùn)行頻率，可大大節(jié)約能量。
3、設(shè)備保養(yǎng)：
現(xiàn)有的擠壓設(shè)備雖然使用降壓啟動，但啟動時電流沖擊還是很大，導(dǎo)致電網(wǎng)波動也較大，電機(jī)設(shè)備的壽命大大減少，通過變頻器的電流抑止功能，使電機(jī)在啟動時電流不超過其額定電流的2倍，大大提高了設(shè)備的使用年限。
4、變頻器優(yōu)勢：
寶米勒MC200G系列矢量變頻器具有啟動轉(zhuǎn)矩大，加速時間短，電流抑止能力強(qiáng)，且具有完善的保護(hù)功能，對于擠壓設(shè)備油壓需求快速的場合，更加體現(xiàn)了優(yōu)勢。
5、電機(jī)保護(hù)功能：
由于電網(wǎng)的波動，瞬變、諧波的影響，導(dǎo)致油泵電機(jī)瞬間過流過壓。通過變頻器完善的保護(hù)功能，可以減少此類故障發(fā)生的可能性。
三、鋁型材擠壓機(jī)的工作過程分析
下面，根據(jù)擠壓機(jī)改造為案例進(jìn)行分析。
該公司現(xiàn)使用的鋁型材擠壓機(jī)為XJ-1250型材機(jī)。該擠壓機(jī)用兩臺55KW的電機(jī)進(jìn)行液壓驅(qū)動，其中電機(jī)1驅(qū)動主機(jī)缸等進(jìn)行擠壓和后退，電機(jī)2驅(qū)動模座、升錠筒和切刀。擠壓一個鋁錠周期為4-6分鐘，整機(jī)的功率是根據(jù)其運(yùn)行過程中最大負(fù)荷配備的，每個動作需要油泵輸出的壓力和流量是不同的，而油泵為定量泵，泵出的油是恒定的，通過閥門的調(diào)節(jié)多余的壓力降在閥上，多余的流量直接回到油箱，即使沒有任何動作時，電機(jī)也在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，，因此造成電能白白浪費(fèi)。由于液壓油不斷地循環(huán)，很多部件自然產(chǎn)生磨擦損耗，造成油溫增高，故縮短了液壓閥、油封、液壓油和泵的使用壽命。變頻器可以根據(jù)鋁型材擠壓機(jī)不同的動作對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，降低功率輸出，從而達(dá)到節(jié)能的目的。我們只對電機(jī)2進(jìn)行變頻節(jié)能改造。
四、鋁型材擠壓機(jī)節(jié)能改造方案
針對客戶現(xiàn)有狀況，我們設(shè)計了以下節(jié)能改造方案，為了避免在變頻狀態(tài)出故障時不對生產(chǎn)造成影響，方案采用工頻變頻可切換模式，一旦變頻節(jié)能出現(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。
五、節(jié)能改造說明:
1、節(jié)電效果明顯，提高電網(wǎng)功率因數(shù)、降低無功損耗，同時對變壓器起到增容的作用，緩解增容壓力。
2、該產(chǎn)品與原系統(tǒng)同時使用，不改變原來的電器回路，可進(jìn)行節(jié)能與非節(jié)能狀態(tài)切換，使用方便。
3、由于電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，油泵的磨損也降低，噪音降低，維護(hù)成本降低，使用壽命加長。
4、數(shù)碼管顯示，使用簡單，可根據(jù)需要靈活修改控制參數(shù)。
5、對電動機(jī)有多種智能保護(hù)功能：如：欠壓、過壓、過載、短路等。
六、節(jié)能預(yù)測及投資回報計算
1、工頻運(yùn)行能量耗散：
加壓泵在一般生產(chǎn)中最高瞬間峰值電流為112A，待機(jī)電流50H，平均電流85A。
工頻狀態(tài)按平均工作電流85A計算，功率因數(shù)取0.85，單臺時耗電量如下：
P=（380 *1.732*A*j）/1000
=（380*1.732*85*0.85）/1000
=47.6KWh/臺
1臺機(jī)年耗能電量計算：每臺機(jī)每天輪班工作，基本上每天工作在20小時以上，按每年生產(chǎn)11個月計算，每月30天計算：
P=47.6*20*30*11=314160kWh
按平均電費(fèi)0.5元計算，1臺泵工作12個月所需電費(fèi)為￥157080元。
2、變頻運(yùn)行能量耗散：
變頻器改造后，加壓泵平均電流按減少15A計算，功率因數(shù)取0.95，可節(jié)約電量如下：
P=（380 *1.732*A*j）/1000
=（380*1.732*15*0.95）/1000
=9.4KWh/臺
1臺機(jī)按11個月生產(chǎn)期，年節(jié)約電量：
P=9.4*20*30*11
=62040kWh
按平均電費(fèi)0.5元計算，每年可節(jié)開支￥31020元。
以上節(jié)能程度可能與實(shí)際值有一些差距，最終投資回收期還要看機(jī)臺使用率，使用率越高回收期就越短。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢測和反饋，一般一小時節(jié)能在15－18度之間。成本回收期在1年左右。
