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型材挤压机的变频节能改造应用

bmller 2020-09-24

一、简述

随着经济的发展,各行各业对各种型材的需求日益增加,作为有色金属(锌、铝、铜等)行业的主要加工设备型材挤压机数量也是越来越多。现有的型材挤压机械与很多使用液压为动力的设备一样,往往电机和油路按最大容量设计,除了在锁模,挤压和剪切等过程需要较大的压力外,很多时候电机的工频运转只是浪费了大量的电能。针对此种情况,我们以节能为目的对部分铜挤压,铝挤压机进行了节能改造,由于液压油路在加载时需要快速启动、加压,与注塑机类似,需要较强的转矩输出功能,所以,我们建议使用宝米勒MC200G系列变频器对型材机械进行节能改造。


二、型材挤压机的节能改造可行性分析以及使用变频的优势

1、工况阶段节能: 

挤压机在各个阶段的所需油压、流量都不同,工频运行时,电机以50Hz全速运行,在保压、开模、冷切,尤其是加料过程,油路的压力通过回流阀回流到油箱,浪费了大量能源,通过采集所需压力模拟信号,降低各个阶段变频器的运行频率,从而降低了挤压机的无用功。

2、容量节能:

挤压设备均按照油泵最大流量和压力时设计的,在运行中不可避免地造成了能量的浪费,当不需要匹配容量的油压时,适当降低电机运行频率,可大大节约能量。

3、设备保养:

现有的挤压设备虽然使用降压启动,但启动时电流冲击还是很大,导致电网波动也较大,电机设备的寿命大大减少,通过变频器的电流抑止功能,使电机在启动时电流不超过其额定电流的2倍,大大提高了设备的使用年限。

4、变频器优势:

宝米勒MC200G系列矢量变频器具有启动转矩大,加速时间短,电流抑止能力强,且具有完善的保护功能,对于挤压设备油压需求快速的场合,更加体现了优势。

5、电机保护功能: 

   由于电网的波动,瞬变、谐波的影响,导致油泵电机瞬间过流过压。通过变频器完善的保护功能,可以减少此类故障发生的可能性。

三、铝型材挤压机的工作过程分析

 下面,我们以佛山南海某铝材生产公司的挤压机改造为案例进行分析。

   该公司现使用的铝型材挤压机为XJ-1250型材机。该挤压机用两台55KW的电机进行液压驱动,其中电机1驱动主机缸等进行挤压和后退,电机2驱动模座、升锭筒和切刀。挤压一个铝锭周期为4-6分钟,整机的功率是根据其运行过程中最大负荷配备的,每个动作需要油泵输出的压力和流量是不同的,而油泵为定量泵,泵出的油是恒定的,通过阀门的调节多余的压力降在阀上,多余的流量直接回到油箱,即使没有任何动作时,电机也在额定转速下运转,,因此造成电能白白浪费。由于液压油不断地循环,很多部件自然产生磨擦损耗,造成油温增高,故缩短了液压阀、油封、液压油和泵的使用寿命。变频器可以根据铝型材挤压机不同的动作对电机进行调速,降低功率输出,从而达到节能的目的。我们只对电机2进行变频节能改造。

 

四、铝型材挤压机节能改造方案

 针对客户现有状况,我们设计了以下节能改造方案,为了避免在变频状态出故障时不对生产造成影响,方案采用工频变频可切换模式,一旦变频节能出现问题时可以很方便地切换到工频状态,这样不会影响生产的正常进行。

五、节能改造说明:

1、节电效果明显,提高电网功率因数、降低无功损耗,同时对变压器起到增容的作用,缓解增容压力。

2、该产品与原系统同时使用,不改变原来的电器回路,可进行节能与非节能状态切换,使用方便。

3、由于电机转速降低,油泵的磨损也降低,噪音降低,维护成本降低,使用寿命加长。

4、数码管显示,使用简单,可根据需要灵活修改控制参数。

5、对电动机有多种智能保护功能:如:欠压、过压、过载、短路等。

 六、节能预测及投资回报计算

1、工频运行能量耗散:

 加压泵在一般生产中最高瞬间峰值电流为112A,待机电流50H,平均电流85A

 工频状态按平均工作电流85A计算,功率因数取0.85,单台时耗电量如下:

P=380 *1.732*A*j/1000

=380*1.732*85*0.85/1000

=47.6KWh/

 1台机年耗能电量计算:每台机每天轮班工作,基本上每天工作在20小时以上,按每年生产11个月计算,每月30天计算:

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

  按平均电费0.5元计算,1台泵工作12个月所需电费为¥157080元。

2、变频运行能量耗散:

 变频器改造后,加压泵平均电流按减少15A计算,功率因数取0.95,可节约电量如下:

P=380 *1.732*A*j/1000

=380*1.732*15*0.95/1000

=9.4KWh/

 1台机按11个月生产期,年节约电量:

P=9.4*20*30*11

=62040kWh

 按平均电费0.5元计算,每年可节开支¥31020元。

  以上节能程度可能与实际值有一些差距,最终投资回收期还要看机台使用率,使用率越高回收期就越短。根据现场实际检测和反馈,一般一小时节能在1518度之间。成本回收期在1年左右。


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