型材擠壓機(jī)的變頻節(jié)能改造應(yīng)用
bmller 2021-04-21
一,、簡(jiǎn)述
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)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(dòng)力的設(shè)備一樣,，往往電機(jī)和油路按最大容量設(shè)計(jì),，除了在鎖模,，擠壓和剪切等過程需要較大的壓力外,，很多時(shí)候電機(jī)的工頻運(yùn)轉(zhuǎn)只是浪費(fèi)了大量的電能。針對(duì)此種情況，我們以節(jié)能為目的對(duì)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(shí)需要快速啟動(dòng)、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(duì)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(shì)
1,、工況階段節(jié)能：
擠壓機(jī)在各個(gè)階段的所需油壓,、流量都不同，工頻運(yùn)行時(shí),，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(hào),，降低各個(gè)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(shí)設(shè)計(jì)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(shí),，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?jiǎn)?dòng),，但啟動(dòng)時(shí)電流沖擊還是很大，導(dǎo)致電網(wǎng)波動(dòng)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(dòng)時(shí)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(shì)：
寶米勒MC200G系列矢量變頻器具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,，加速時(shí)間短,，電流抑止能力強(qiáng),，且具有完善的保護(hù)功能，對(duì)于擠壓設(shè)備油壓需求快速的場(chǎng)合,，更加體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì),。
5、電機(jī)保護(hù)功能：
由于電網(wǎng)的波動(dòng),，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(tái)55KW的電機(jī)進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng),，其中電機(jī)1驅(qū)動(dòng)主機(jī)缸等進(jìn)行擠壓和后退，電機(jī)2驅(qū)動(dòng)模座,、升錠筒和切刀,。擠壓一個(gè)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(gè)動(dòng)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(dòng)作時(shí),，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(dòng)作對(duì)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(duì)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(duì)客戶現(xiàn)有狀況，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下節(jié)能改造方案,，為了避免在變頻狀態(tài)出故障時(shí)不對(duì)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(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,。
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(shí)對(duì)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(shí)使用,，不改變?cè)瓉淼碾娖骰芈罚蛇M(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(zhǎng)。
4,、數(shù)碼管顯示,，使用簡(jiǎn)單，可根據(jù)需要靈活修改控制參數(shù),。
5,、對(duì)電動(dòng)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(cè)及投資回報(bào)計(jì)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(jì)算,，功率因數(shù)取0.85，單臺(tái)時(shí)耗電量如下：
P=（380 *1.732*A*j）/1000
=（380*1.732*85*0.85）/1000
=47.6KWh/臺(tái)
1臺(tái)機(jī)年耗能電量計(jì)算：每臺(tái)機(jī)每天輪班工作,，基本上每天工作在20小時(shí)以上,，按每年生產(chǎn)11個(gè)月計(jì)算，每月30天計(jì)算：
P=47.6*20*30*11=314160kWh
按平均電費(fèi)0.5元計(jì)算,，1臺(tái)泵工作12個(gè)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(jì)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(tái)
1臺(tái)機(jī)按11個(gè)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(jì)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(tái)使用率,，使用率越高回收期就越短。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)和反饋,，一般一小時(shí)節(jié)能在15－18度之間,。成本回收期在1年左右。
