Компания ИНТЕРНА – Система управления энергоэффективностью PowerLogix K100-J

Система управления энергоэффективностью PowerLogix K100-J

Актуальность потребления электроэнергии и принцип действия инжекционной (литьевой) машины

В связи с повышением спроса на пластик, в отрасли литьевого прессования также наблюдается бурное развитие. Соответственно, эффективность и потребление энергии литьевой машиной заслуживает всё большего и большего внимания.

Рабочий процесс литьевой машины можно разделить на несколько сегментов, таких как – закрытие пресс-формы, замыкание пресс-формы, литье пластмассы в форму, внешнее давление, охлаждение, открытие пресс-формы, извлечение, и для каждой из стадий требуются различные уровни давления и плотности потока. Таким образом, рабочий объект (заготовка) не должен обрабатываться с постоянным максимальным уровнем давления и плотностью тока – требуемая выходная мощность является переменной. В течение большей части времени двигатель работает в режиме холостого хода, на малых оборотах. С другой стороны, литьевая машина разработана с учетом максимальной производительности, поэтому производительность масляного насоса не может быть использована в полной мере.

В практическом применении, давление и протекание каждого процесса настраиваются пропорциональным клапаном, таким образом, большое количество энергии потребляется на отражательной пластинке и клапане, и при этом, двигатель масляного насоса вращается с постоянной скоростью без особого изменения в выходной мощности для каждого отдельно взятого процесса. Таким образом, потери мощности могут достигать до 20%~50%. Если система управления способна автоматически настраивать скорость вращения мотора, чтобы реализовывать соответсвующий уровень плотности потока и давления для различных стадий опрессовки, то потребление электроэнергии в данном случае может быть сведено к минимуму. В соответствии с характеристиками литьевой машины, система управления энергоэффективностью PowerLogix-K100-J, которая принадлежит к классу продуктов AsiaNet PowerLogix (интеллигентных систем управления энергоэффективностью) для литьевых машин, является решением.

Принцип разработки PowerLogix K100-J

Учитывая характеристики машины для литья пластмассы, стандартные меры управления с разомкнутой цепью воздействий не способны достичь идеального результата по энергосбережению. Однако PowerLogix-K100-J предлагает метод экономичного контроля. Он встроен в систему управления машины для литья пластмассы и формирует автоматическую систему управления плотностью потока и давлением по замкнутому контуру. Он осуществляет автоматическое приспособление скорости вращения двигателя масляного насоса в соответствии с сигналом плотности потока и давления. Таким образом, плотность потока и давление масляного насоса являются регулируемыми, что приводит к преобразованию традиционного насоса с постоянной производительностью в насос с переменной производительностью. В то время, когда требуются высокое давление и высокая плотность потока, двигатель вращается на полную мощность; в остальное время, двигатель замедляется или останавливается. Фактически, увеличивается эффективность работы двигателя, и сберегается энергия.

Выбор уровня мощности — модернизация насоса, динамическое и интеллигентное приспособление к выходной мощности масляного насос

Благодаря технологии регулирования по закрытому контуру, устройство PowerLogix-K100-J настраивает выходное напряжение и скорость вращения масляного насоса в динамическом режиме, затем точно настраивает выходной крутящий момент и нагрузку, избегая при этом значительнх потерь в мощности и реализуя тем самым энергосбережение.

Насос представляет собой квадрат нагрузки, создаваемой крутящим моментом, что является отношением между скоростью вращения N, плотностью потока и высотой нагнетания насоса. Мощность Р, передаваемая ручным валом, рассчитывается следующим образом:

Q1/Q2=N1/N2

H1/H2=(N1/N2)²

P1/P2=(N1/N2)³

Очевидно, что мощность насоса на валу прямо пропорциональна кубу скорости своего вращения: если скорость вращения N изменяется, поток изменяется пропорционально, в то время как мощность Р увеличивается в 3 раза быстрее; когда скорость вращения падает до половины своего изначального значения, тогда мощность на валу представляет собой 1/8 часть от номинальной мощности.

Работа без потерь энергии дроссельной заслонки – переход от регулировки обтекания к регулировке объема

Традиционные системы со стационарными насосами, контролируемые пропорциональным клапаном, используют режим регулировки обтекания. Как для состояния регулирования давления, так и для состояния регулирования плотности потока, отдача масляного насоса остается на постоянном уровне. Давление может быть скорректировано только в соответствии с пропорциональным значением, избыточное гидравлическое масло будет повторно протекать через перепускной клапан. Это так называемый процесс задросселированного потока с высоким давлением, который является причиной некоторой потери мощности. При этом, из-за циркуляции масла гидравлического давления на полной скорости, могут возникнуть перегрев масла и механическое старение.

Для каждого процесса тиснения традиционный стационарный насос будет преобразован в насос с переменной производительностью, когда изменится мощность отдачи масляного насоса. И тогда реверсированный поток через перепускной клапан будет сведен к минимуму. Таким образом, можно избежать потерь энергии дроссельной заслонки при высоком давлении, а также температура масла и шум будут снижены.

Автоматическое выравнивание коэффицента мощности

В традиционной системе электроснабжения большое количество нагрузок двигателя уменьшают cos φ и увеличивают линейные потери в цепи и нагревание. Исходя из принципов электромашиностроения, имеем:

S = SQRT (P²+Q²) – ‘S’ представляет собой полную мощность

P = S*cos φ – ‘P’ – это активная мощность, cos ϕ является коэффициентом мощности

Q = S*sin φ – ‘Q’ является реактивной мощностью

Можно заметить, что чем выше cos φ, тем выше активная мощность P. Значение cos φ для обычных машин для литья пластмассы в форму со стационарным насосом находится в диапазоне от 0,6 до 0,8. При использовании PowerLogix-J, значение cos φ может достигать более 0,9, а реактивные потери в цепи будут значительным образом минимизированы.

Технические характристики PowerLogix K100-J

Двуканальный вход, способный пропускать ток в 0~1A, напряжение в 0~10V и импульсный сигнал с частотой более 200 Hz;
Дизайн вентиляционной схемы с сохранением независимости блоков друг от друга, пыленепроницаемый, газоупорный, устойчивый против коррозии, и с супер-способностью к адаптации к окружающей среде;
Многофункциональное импульсное воздействие 0~10Hz или фотоэлектронные входные данные с кодового датчика;
Частота сети/энергосбережение реализованы в дуальной электрической сети с функциями автоматического восстановления, восстановления после отключения питания для реализации непрерывности эксплуатации;
Многофункциональные функции защиты оборудования, такие как защита от пониженного напряжения, перенапряжения, чрезмерных нагрузок, тока утечки, короткого замыкания выхода;
Встроенный регулятор PID (пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование) и снабжение электроэнергией на выходе 24V;
Обеспечивает установление кривой напряжения управления и выходной частоты, способен объединяться с различными двигателями масляных насосов для поддержания высокоэффективной эксплуатации.

Преимущества PowerLogix K100-J

Выдающийся уровень энергосбережения: основанный на надежной технологии управления частотой, PowerLogix-K100-J сопряжен с пропорциональным насосом. Он предохраняет основной режим управления инжекционной машины и настраивает передовую микрокомпьютерную технологию управления для конвертации пропорционального насоса в высокоэффективный энергосберегающий насос с регулируемой производительностью, таким образом, что система гидравлического давления инжекционной машины соответствует рабочей мощности, предотвращая тем самым потери энергии от перегруженности. Уровень сбережения электроэнергии может достигать до 25%~60%.

Супернадежность: частота сети/энергосбережение реализованы в дуальной электрической сети с функциями автоматического восстановления, восстановления после отключения питания, совершенной надежности для обеспечения надежности работы всей системы.

Функция плавного запуска: уменьшает колебания при смыкании пресс-формы и ее открытии, что увеличивает срок эксплуатации пресс-формы, в то же время минимизируется нагревание системы, а температура масла поддерживается на постоянном уровне, который также удлиняет срок эксплуатации системы гидравлического давления. Таким образом, PowerLogix-K100-J уменьшает затраты на ремонт и техническое обслуживание и повышает качество изделий из пластика.

Превосходное качество регулирования: благодаря уникальной, передовой технологии управления процессом энергосбережения, а также управляющей микросхеме двигателя, частота выявления состояния двигателя превышает 10000 раз в секунду, что позволяет своевременно управлять рабочим состоянием двигателя. А также это позволяет вовремя получать сигнал о потреблении электроэнергии, чтобы пользователь мог быть уверенным в экономичном режиме работы двигателя, и для того, чтобы избежать потребления электроэнергии, в котором нет необходимости. Передовая технология управления процессом энергосбережения имеет функцию автоматического регулирования выходного напряжения (VAR), соответствующего электрической сети Китая.

Функции интеллигентной диагностики неисправностей и защиты от них: устройство имеет дисплей с диагностикой неисправностей, а также осуществляет защиту от перенапряжения, пониженного напряжения, сверх-токов, перенагрева, перенагрузок, коротких замыканий, обрывов фазы, опрокидывания двигателя. Устройство обладает совершенной схемой блокировки электричества, которая устраняет неисправности, а также системой переключения на резервное электропитание, которая реализует свободный переход от режима сбережения энергии к обходному состоянию.

Сфера применения и спецификация PowerLogix K100-J

Преднаначен для улучшения энергоэффективности всех видов инжекционных машин с гидравлическим давлением с гидравлическим насосом с постоянной производительностью.

Анализ ситуации, решение кейса для PowerLogix K100-J

Режим работы инжекционной машины NC150, масляный насос 15kW, производство внутреннего переговорного устройства

Кривая активной мощности в режиме байпаса

Кривая активной мощности в режиме энергосбережения

Исходя из кривой активной мощности, мы видим:

Байпас:

Максимальная активная мощность (мощность мгновенного действия) – 21,8 kW.
Минимальная активная мощность 4,34 kW, средняя активная мощность – 9kW.
Закрытие пресс-формы, закрепление пресс-формы, литье пластмассы в форму, внешнее давление, охлаждение, открытие пресс-формы, извлечение, весь цикл составляет 50S.

Энергосбережение:

Максимальная активная мощность (мощность мгновенного действия) – 17,9 kW.
Минимальная активная мощность 0,09 kW, средняя активная мощность – 5,5kW.
Закрытие пресс-формы, закрепление пресс-формы, литье пластмассы в форму, внешнее давление, охлаждение, открытие пресс-формы, извлечение, весь цикл составляет 50,5S.

Заключение: средний уровень энергосбережения составляет 38%; на цикл работы инжекционной машины режим энергосбережения не оказывает влияния.

Режим работы инжекционной машины СJ80NC масляный насос 7,5kW, производство распределительного блока

Кривая активной и реактивной мощностей в режиме байпаса.

Кривая активной и реактивной мощностей в режиме энергосбережения.