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          型材擠壓機的變頻節能改造應用

          bmller 2021-04-21

          一、簡述

          隨著經濟的發展,各行各業對各種型材的需求日益增加,作為有色金屬(鋅、鋁、銅等)行業的主要加工設備型材擠壓機數量也是越來越多?,F有的型材擠壓機械與很多使用液壓為動力的設備一樣,往往電機和油路按最大容量設計,除了在鎖模,擠壓和剪切等過程需要較大的壓力外,很多時候電機的工頻運轉只是浪費了大量的電能。針對此種情況,我們以節能為目的對部分銅擠壓,鋁擠壓機進行了節能改造,由于液壓油路在加載時需要快速啟動、加壓,與注塑機類似,需要較強的轉矩輸出功能,所以,我們建議使用寶米勒MC200G系列變頻器對型材機械進行節能改造。


          二、型材擠壓機的節能改造可行性分析以及使用變頻的優勢

          1、工況階段節能: 

          擠壓機在各個階段的所需油壓、流量都不同,工頻運行時,電機以50Hz全速運行,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行頻率,從而降低了擠壓機的無用功。

          2、容量節能:

          擠壓設備均按照油泵最大流量和壓力時設計的,在運行中不可避免地造成了能量的浪費,當不需要匹配容量的油壓時,適當降低電機運行頻率,可大大節約能量。

          3、設備保養:

          現有的擠壓設備雖然使用降壓啟動,但啟動時電流沖擊還是很大,導致電網波動也較大,電機設備的壽命大大減少,通過變頻器的電流抑止功能,使電機在啟動時電流不超過其額定電流的2倍,大大提高了設備的使用年限。

          4、變頻器優勢:

          寶米勒MC200G系列矢量變頻器具有啟動轉矩大,加速時間短,電流抑止能力強,且具有完善的保護功能,對于擠壓設備油壓需求快速的場合,更加體現了優勢。

          5、電機保護功能: 

             由于電網的波動,瞬變、諧波的影響,導致油泵電機瞬間過流過壓。通過變頻器完善的保護功能,可以減少此類故障發生的可能性。

          三、鋁型材擠壓機的工作過程分析

           下面,根據擠壓機改造為案例進行分析。

             該公司現使用的鋁型材擠壓機為XJ-1250型材機。該擠壓機用兩臺55KW的電機進行液壓驅動,其中電機1驅動主機缸等進行擠壓和后退,電機2驅動模座、升錠筒和切刀。擠壓一個鋁錠周期為4-6分鐘,整機的功率是根據其運行過程中最大負荷配備的,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,通過閥門的調節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,電機也在額定轉速下運轉,,因此造成電能白白浪費。由于液壓油不斷地循環,很多部件自然產生磨擦損耗,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。變頻器可以根據鋁型材擠壓機不同的動作對電機進行調速,降低功率輸出,從而達到節能的目的。我們只對電機2進行變頻節能改造。

           

          四、鋁型材擠壓機節能改造方案

           針對客戶現有狀況,我們設計了以下節能改造方案,為了避免在變頻狀態出故障時不對生產造成影響,方案采用工頻變頻可切換模式,一旦變頻節能出現問題時可以很方便地切換到工頻狀態,這樣不會影響生產的正常進行。

          五、節能改造說明:

          1、節電效果明顯,提高電網功率因數、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、該產品與原系統同時使用,不改變原來的電器回路,可進行節能與非節能狀態切換,使用方便。

          3、由于電機轉速降低,油泵的磨損也降低,噪音降低,維護成本降低,使用壽命加長。

          4、數碼管顯示,使用簡單,可根據需要靈活修改控制參數。

          5、對電動機有多種智能保護功能:如:欠壓、過壓、過載、短路等。

           六、節能預測及投資回報計算

          1、工頻運行能量耗散:

           加壓泵在一般生產中最高瞬間峰值電流為112A,待機電流50H,平均電流85A。

           工頻狀態按平均工作電流85A計算,功率因數取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/

           1臺機年耗能電量計算:每臺機每天輪班工作,基本上每天工作在20小時以上,按每年生產11個月計算,每月30天計算:

          P=47.6*20*30*11=314160kWh

            按平均電費0.5元計算,1臺泵工作12個月所需電費為¥157080元。

          2、變頻運行能量耗散:

           變頻器改造后,加壓泵平均電流按減少15A計算,功率因數取0.95,可節約電量如下:

          P=380 *1.732*A*j/1000

          =380*1.732*15*0.95/1000

          =9.4KWh/

           1臺機按11個月生產期,年節約電量:

          P=9.4*20*30*11

          =62040kWh

           按平均電費0.5元計算,每年可節開支¥31020元。

            以上節能程度可能與實際值有一些差距,最終投資回收期還要看機臺使用率,使用率越高回收期就越短。根據現場實際檢測和反饋,一般一小時節能在1518度之間。成本回收期在1年左右。


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