1：引言

能源是人类赖以生存和活动的物质基础，在当代工业现代化体系中，最主要采用的动力源是电力。人类进入二十一世纪，能源溃泛已成为世界问题焦点之一，它直接关系到经济社会与能源供给之间的矛盾。目前企业经营的现实情况应符合世界潮流：节能减排。因此，诞生了伺服控制系统在冷室压铸机中的应用，实现节能减排的目标。

2：伺服冷室压铸机的主要特点

  2.1：低能耗：比传统的三相异步电动机拖动的冷室压铸机节能40%～70%。

  2.2：提高生产效率：伺服电机响应速度快且转速高。普通冷室压铸机采用的三相异步电动机额定转速是1470转/分，伺服电机的额定转速可达2000转/分，最大转速可达2500转/分。

  2.3：减少冷却水的用量：伺服控制系统可以使冷室压铸机液压油温升上升缓慢，在一定工控条件下甚至完全不需要冷却水。伺服冷室压铸机一般可减少冷却水用量30%以上。

  2.4：改善工作环境：伺服控制系统可降低冷室压铸机运行噪音。

现阶段我们对伺服冷室压铸特点是比较关注的，而对其技术参数没有统一的规范。

3：伺服冷室压铸机组成

  伺服冷室压铸机主要由冷室压铸机、伺服电机、伺服驱动器、滤波器、电抗器、液压齿轮泵、PLC控制系统、人机界面、压力传感器组成。

                     伺服冷室压铸机组成

4：伺服冷室压铸机能耗

4.1：伺服冷室压铸机节能原理

由于伺服电机的转子采用永磁材料制造而成，节省了励磁能源；冷室压铸机是一种周期性循环的机械设备，完成一次周期性循环动作分为锁模、压射、冷却、开模、顶针、储能，根据生产工艺要求，每个动作的工作压力和流量的设定值不同，通过PLC模拟量输出模块将工作压力和流量的电压信号输送给伺服驱动器，控制伺服电机的转速和负载转矩，特别是在压铸机冷却阶段，伺服电机转速为零，没有电能消耗，节省周期性循环工作能源。伺服压铸机比传统的三相异步电动机拖动的冷室压铸机节能40%～70%。如图二所示：DM1250SM伺服压铸机与DM1250普通压铸机能耗图

由于不同吨位的压铸机能源消耗不一样，该数据不能反映冷室压铸机的能耗及能耗等级。

4.2：比能耗

压铸机自动循环一次的电能消耗与其额定锁模力的比值，单位：kW·h/（模次·kN）。

比能耗参数很准确地反映了冷室压铸机的电能消耗，同一属性的冷室压铸机，测得的比能耗近似于一个恒定值；不同属性的冷室压铸机，测得的比能耗不同。比能耗为压铸机能耗等级的分级提供了有力的数据支持。

4.3：比能耗测试条件

测试冷室压铸机比能耗时，压铸机参数按表1的要求设定。

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表1   冷室压铸机能耗测试工况一览表

5：伺服冷室压铸机压力特性

伺服冷室压铸机压力特性是衡量压铸机性能的重要技术参数指标之一，压力特性有压力上升时间、压力下降时间、压力超调量和压力波动。

5.1：压力上升时间

 压力上升时间是指压铸机压力从0上升到系统压力所需要的时间。单位：ms；

如图三中的t1。

5.2：压力下降时间

压力下降时间是指压铸机压力从系统压力下降到系统压力的10%所需要的时间。

单位：ms；如图三中的t2。

5.3：压力超调量

压力超调量是指压铸机在压力上升过程中产生的最大压力与系统压力的差值。 单位：bar。

5.4：压力特性对冷室压铸机的影响

压力上升时间过快，压力超调量增大，造成系统压力峰值过大。压力峰值过大会引起压铸机三大模板及拉杠变形甚至断裂；压力峰值过大容易损坏仪表及液压元件；压力峰值过大和压力下降时间过快容易引起压铸机剧烈振动、噪音增大。压力上升时间和压力下降时间过长，造成压铸机生产效率过低。

6：伺服冷室压铸机流量特性

伺服冷室压铸机流量特性也是衡量压铸机性能的重要技术参数指标之一，流量特性有流量上升时间、流量下降时间。

6.1：流量上升时间

流量上升时间是指压铸机伺服电机转速从0上升到额定转速所需要的时间。

单位：ms。

6.2：流量下降时间

流量压降时间是指压铸机伺服电机转速从额定转速下降到零所需要的时间。

单位：ms。

6.3：流量上升时间和下降时间太短，生产效率提高了，但是容易产生伺服电机过速和伺服电机反转，造成压铸机零部件容易损坏，降低压铸机性能。液压齿轮泵的损坏90%是因为伺服电机的反转引起的。流量上升时间和下降时间太长，压铸机循环周期增长，生产效率降低。

7：功率因数

功率因数是衡量伺服冷室压铸机对电能利用率的重要技术参数。功率因数越大，电能利用率高；反之，电源利用率低。

8：液压油温升时间

液压油温升时间是压铸机在全自动连续运行条件下，液压油从常温达到+55℃所需要的时间。该时间越大，压铸机需要冷却水的用量越少；反之，需要冷却水用量就大。

9：伺服电机温度

伺服电机具有高效节能等一系列优点，伺服电机的转子是由永磁体材料制做而成，如果电机温度太高而又缺乏正确的保护措施和方法，很容易使转子永磁体的工作点下降，发生退磁，伺服电机转子输出力矩将会大幅度地减少，影响机器性能。为了防止电机转子退磁，应正确设定型电机温度和保护功能。

10：载波频率

载波频率对伺服压铸机性能影响很大。

10.1：载波频率越高，伺服电机振动越小，运行噪音越小，电机发热越少，电机温升减小。但是载波频率越高，布线电容的容抗越小（Xc=1/2πfc），由高频脉冲引起的漏电电流越大，同时电磁辐射也加大，对其它电子设备的干扰越严重。

10.2：载波频率越小，伺服驱动器允许输出电流增大，电机发热严重，电机温度升高，限容易引起电机转子退磁。

11：总结

伺服冷室压铸机具有能耗低、响应速度快、生产效率高等特点，是压铸行业重点研发的对象，为了提高伺服冷室压铸机的稳定性、减少故障率，对伺服冷室压铸机技术参数规范化势在必行。

                    (摘自压铸注塑装备能效提升研讨会会刊)