自動壓磚機的節(jié)能改造

1引言

壓磚機是陶瓷加工行業(yè)的重要設備，是陶瓷行業(yè)的耗電大戶。隨著對瓷磚規(guī)格及技術要求的提高，企業(yè)對壓磚機的要求也日益嚴格。在陶瓷行業(yè)的生產環(huán)節(jié)中，壓磚機是一個關鍵的設備，該設備常采用一種柱塞高壓油泵設備來做必要的動力源，利用高壓油泵來推動終端設備對瓷磚進行加工，該設備是陶瓷行業(yè)加工的必須設備，具有電機功率大、啟動時沖擊和加壓電流大的特點。

2現(xiàn)有液壓機的缺點

壓磚過程的一般步驟為：啟動主油泵→模具上升→模具下降→布料→一次加壓→二次加壓→三次加壓→上模→推磚，每一次動作的完成需要時間、壓力、速度、位置等幾個參數(shù)的配合，即在某一位置的位移都有相應的壓力和速度，且不同位置和時間內其壓力和速度都是可變的，每一動作完成后發(fā)出終止信號傳送給程序控制器，程序控制器收到信號后才發(fā)出執(zhí)行下一動作的指令。此外液壓機壓力靜止時會維持相同的電壓，無形中增大了電力消耗。

液壓機的動作內部有著十分劇烈的突變過程，如鎖模過程中，快速鎖模→慢速低壓護模→高壓高速鎖模的工況非常劇烈；壓磚過程中，慢速加壓→快速加壓→慢速加壓的壓磚過程工況也很劇烈，對機器的沖擊都非常大，影響了整個壓磚系統(tǒng)的壽命。

液壓機油路制動的開閉取決于電磁閥，而電磁閥的動作又取決于程序控制器提供的電壓和電流，由于壓磚機沒有死循環(huán)控制，導致閥門的開閉精度大打折扣，尤其是閥的開閉程度在10%和90%以上時，動作的重復精度和穩(wěn)定性一般，某一動作在這種狀態(tài)下被執(zhí)行時很難保證穩(wěn)定性和重復精度。

若執(zhí)行動作的油缸本身有油封破損、內泄現(xiàn)象，會導致執(zhí)行的可靠性和穩(wěn)定性不高。現(xiàn)有液壓機由于多數(shù)時間內負載的實際耗油量均小于油泵的供油量，造成高壓狀態(tài)下的液壓油部分經溢流閥、比例閥等液壓元件溢出。該溢流部分不僅未作任何有用功，而且產生熱量，造成液壓油發(fā)熱，既耗能又有害。

3改造后的液壓機

液壓機改造后，很好地解決了上述問題，提高了整個液壓系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，減少了大的機械沖擊，延長了系統(tǒng)的使用壽命，節(jié)約了大量電能。

沒有改造的液壓機，柱塞泵由交流滑差電動機傳動，存在耗電量大、傳動效率低、速度差且速度不夠穩(wěn)定的缺點，影響產品的質量。經改造后，其調速范圍、起動特性、動態(tài)響應、調節(jié)精度、輸出特性、經濟指標和操作監(jiān)視方面，都優(yōu)于電磁閥調速。此外，改進后的系統(tǒng)還具有保護功能完善、通用性強、維護量小、運行可靠、電耗量小、設備壽命長等優(yōu)點，轉速可以從零平穩(wěn)起步升速，并能選擇升速和降速曲線，節(jié)能效果顯著。

降低液壓系統(tǒng)的耗電量是新一代高效節(jié)能液壓系統(tǒng)的關鍵所在。傳統(tǒng)控制理論注重系統(tǒng)穩(wěn)定性，在系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生變化時再以PID之類方法進行調節(jié)，其代價是高能耗，定壓式液壓系統(tǒng)是其中的典型代表。比例式液壓系統(tǒng)較前者有很大的進步，然而，其比例壓力、比例流量閥的結構依然是上述思路的延伸，只是以內部溢流的方式加大了閥門開度而已。而現(xiàn)代控制理論則更注重動態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)調節(jié)。眾所周知，節(jié)能調速是一種高效率、高性能的調速方法，特別適用于籠型異步電機，脈寬調制（PWM）技術和矢量控制技術。交流電機變頻調速代表著電力驅動的水平與方向，其動態(tài)響應速度和過載能力能滿足一般液壓系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的要求，價格也已降到了普遍可以接受的程度，我們在液壓控制系統(tǒng)中融入變頻調速技術，達到了高效省電的目的。

4實例分析

4.1 原壓機工作情況

壓磚次數(shù)：7次/min；排量：150m3/h；功率：45kW；壓力：190Pa；電機極數(shù)：4極

4.2 工作原理

利用壓力信號開關控制信號，實現(xiàn)對壓磚機加壓、減壓的控制，使電機實現(xiàn)各加壓點的平衡。具體操作是：蓄力器上移到行程降低位置，發(fā)送信號給液流閥以控制壓力；蓄力器平移到行程加壓則發(fā)送信號給液壓閥，控制加壓閥帶動系統(tǒng)進行加壓。

4.3 設備特點

該設備的電機需要頻繁加、減壓力。原啟動方式是星三角式，電機和泵的傳動比為1:4，啟動時力矩太大，同時，每臺電機輸出部分外聯(lián)一個很大的慣性輪，啟動時需要很大的啟動轉矩來克服系統(tǒng)的巨大慣性轉矩，造成啟動電流大的現(xiàn)象，正常運行后，電機的使用效率不高。

4.4 節(jié)能改造效果的對比

節(jié)能柜改造完畢后，與改造前的效果對比如下：

（2） 維修費、電費、消耗費

在生產情況保持不變的條件下，主油泵密封圈、頂出缸油封、電磁閥維修費大幅下降，電費下降20%～30%，投資在8個月內即可收回。