節能液壓動力驅動系統的性能及應用分析研究
摘要：本文對應用于注塑機上的幾種節能液壓動力驅動系統的性能及應用進行了較為詳細的分析研究，每種液壓節能動力驅動系統都有其特定的應用對象，指出應根據整機的性能、注射成形制品的工藝、研發及制造的水平，因機制宜、因廠制宜應用節能動力驅動系統的形式，提高整機的性能。
引言
液壓動力驅動系統是注塑機zui常用的動力驅動系統。注塑機的zui主要的能耗即是液壓動力驅動系統的能耗，所以注塑機節能的重點即是提高液壓動力驅動系統本身的能耗效率及驅動系統輸出功率與執行機構執行功率達到自適應調節匹配，兩者之間的能量利用率越高，即系統節能率越高，達到節省能源的功效。注塑機節能液壓動力驅動系統是把有關節能液壓驅動技術運用于注塑機上的技術。
注塑機液壓動力驅動系統一般有以下二種:①全液壓驅動系統;②液電混合驅動系統。液壓驅動系統是注塑機廣泛使用的動力驅動系統，是節能動力驅動系統重點研究對象。從節能角度來說，液電混合驅動系統是對液壓驅動系統能量利用率不高的創新發展，是理想的節能驅動系統。長期以來，注塑機節能液壓系統是重點研究的節能動力驅動系統。注塑機節能液壓系統，正在從過去的流量比例和壓力比例的雙控制走向負載敏感自適應控制，走向變頻調速控制、伺服控制及伺服閉環控制。節能液壓動力驅動系統是注塑機節能的主要研發課題。
1節能全液壓驅動控制系統
注塑機的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。對于液壓泵馬達而言，注塑過程是處于變化的負載狀態，在定量泵的液壓系統中，液壓泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節流。據統計由高壓節流造成的能量損失高達36%--68%。減少節流損失，提高能量效率，成為液壓驅動系統節能的發展方向。
1.1雙比例控制與定量泵組成節能動力控制系統
流量比例和壓力比例控制的雙比例控制的節能技術是隨著注射成形技術的發展及控制性能的提高而發展起來的。開關閥與定量泵組成的動力驅動系統不能滿足注射成形性能的要求，比例閥達到了無級靈活調節，同時顯示出了節能的性能，在推廣應用過程中，又不斷提高其節能的性能。中、小型注塑機的p/q復合電液比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統，是國內注塑機制造單位普遍使用的節能驅動系統。中、小型注塑機的液壓泵源一般為單泵或雙泵，液壓泵排出流量全部經過p/q閥進行比例調速。p/q復合比例閥的技術特征是用三通型的比例調速閥控制速度，再在其上疊加比例壓力先導閥控制系統壓力。同zui初采用分離元件構成的系統相比，該系統雖可大大減少元件數量、簡化結構，減少管路能耗損失及節流能耗損失。但因采用定量泵供油，工作過程中始終存在與流量有關的能量損失，特別是保壓過程中，這部分的流量能耗處于zui大值。系統的應用，提高了注塑機的自動控制技術及注射成形性能，在成型制品工藝周期過程中所需冷卻時間長的注射成形時，節能明顯，在節能與性價比方面具有一定優勢，國產注塑機幾乎全部應用了p/q復合電液比例技術。
大型注塑機的比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統。大型注塑機的液壓泵源由多個定量泵組成，以達到系統工作所需流量。對于多泵與比例閥的如何搭配，直接關系到系統的能耗的高低。多泵與比例閥搭配有兩種形式:一種是采用中、小型注塑機的p/q復合電液比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統的形式，總流量全部通過p/q比例閥（或傍路p/q比例閥），不論那個泵的工作流量必須通過比例流量閥進人系統，這樣，造成了流量壓差能量損失，特別在大流量情況下，能量損失較大;另一種形式是僅對其中一個小流量泵進行比例調速，其于泵的流量根據工況與比例調速小泵的流量組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進人系統中，均沒有第二種搭配形式的能量損失，提高了能量利用率。
以作者設計的合模力8oookn注塑機為例，泵源由5個定量泵組，分別為:比例調速小泵的排量為76,其余兩個為排量76/152的雙泵。兩個雙泵的4個泵的流量根據工況與比例調速小泵組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進人系統中，基本上沒有流量的能量損失，提高了能量利用率。系統還可根據需要，減少工作泵的數量，不影響系統的調速性能。
1.2節能負載敏感控制系統在注塑機上應用
注塑機節能zui有效的措施是動力機構和執行機構兩者之間流量的自適應調節匹配。變量泵和電液比例閥結合的負載敏感泵節能控制系統，整個控制機構由差壓控制型徑向變量柱塞泵、含位置閉環的高速比例閥、以及壓力傳感器和位移傳感器組成，提高了動態響應速度。控制流量由比例閥與檢測變量泵偏心量的位移傳感器構成的位置閉環系統完成。通過壓力傳感器補償因泄漏造成的流量損失，使泵輸出的流量在0--l0v內與設定值信號成線性比例。控制系統壓力由比例閥與壓力傳感器構成的電閉環回路完成，壓力與流量兩種控制狀態的分離與轉換由電子放大器根據設定信號自動完成。系統的輸出流量由0增大到90%時，響應時間約為50ms;而由90%輸出流量減小為0時，響應時間約為30ms，系統壓力的動態響應時間當負載容腔為4l時，小于200ms，均與高性能的比例閥相當，因而*適合于注塑機的過程控制。負載敏感比例泵節能液壓系統，液壓動力輸出隨負載而同步化，其差值達到zui小，基本上沒有能量浪費，與定量系統相比，節能達到30%--60%，是理想的節能液壓系統。設定的負載敏感泵輸出流量，不一定能與需調節流量匹配，系統中還須增加流量調節閥，造成節流能耗損失。負載敏感泵與伺服閥組成閉環控制系統，可消除節流及管路的能耗損失，并且較大幅度提高了整機性能。國內大多數單位，僅從節能方面考慮，用負載敏感泵取代定量泵與p/q雙比例閥，而沒有進一步從負載敏感泵能提高整機性能方面考濾，系統的控制性能及節能特性沒有得到進一步發揮。上*的負載敏感泵控制系統，在塑化注射油路部分設置伺服閥，目的是與負載敏感泵共同組成一個高性能的閉環節能控制系統，在節能的同時，提高注射性能，但在國內塑機制造單位基本上沒有得到推廣應用。作者在1985年設計的負載敏感泵與伺服閥組成的閉環控制系統的注塑機，經實際應用證明，在節能及性能兩方面都取得了良好效果。
國內為研發負載敏感泵做了大量的工作。陜西秦川機床廠在20世紀80年代中與上海*塑料機械廠共同開發了負載敏感泵，并成功在注塑機上得到應用。近年來，重慶邦助工業有限公司研制出的bk系列注塑機負載敏感比例泵，其價格與定量泵和p/q閥的總價差不多，從根本上解決了負載敏感比例泵價高難以推廣的障礙，已得到批量應用，取得了較好的效果。海特克液壓有限公司引進日本*技術批量制造出負載感應泵。
1.3定139加變頻調速電動機電液節能控制系統
變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，使動力機構的性能類似于比例泵節能系統，達到動力機構輸出的流量與執行機構的流量相匹配，使流量的損失降低。變頻調節技術是利用注塑機同步信號及電氣控制系統，根據注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統，模擬成負載跟蹤控制系統，使油泵電動機的轉速與注塑機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統的定量泵改造成變頻變量驅動系統，從而使溢流閥的回油流量降到zui小，無高壓節流能量損失，進而將傳統有高壓節流的“耗能型”注塑機升級為無高壓節流的“節能型”注塑機，節能型注塑機除了節能功能之主要特性外，依據其節能原理，還具有附加系列的優點，包括:減輕開、鎖模沖擊，延長機械和模具使用壽命;延長油路系統（密封組件等）使用壽命，減少維修次數、節省維護費用;降低噪聲、改善工作環境;系統油溫大幅降低，冷卻用水量可節省30%以上;對電動機具有過壓、過流、缺相等多種保護;注塑機原有的控制方式及油路不變。將注塑機改造升級為“節能型”注塑機，其投資（主要是變頻器）在一年內可通過節約的電費收回。浙江慈溪市從去年開始大力推廣注塑機節能技術，在注塑機上安裝變頻節能器后，單機節能效果達到30%-60%。慈溪市200多家企業為注塑機安裝節能器后，年省電達6000萬kw-h左右。深圳市奧宇控制系統有限公司節能事業部主要從事注塑機變頻節能控制系統，為深圳市龍華富士康多家塑膠廠安裝該公司的注塑機變頻節能控制系統，油泵電動機平均節電率達到45%;為上海宜新集團公司改造100多臺注塑機。油泵平均節電率41%.
注射成形各階段頻繁的速度變化，使液壓泵驅動電動機頻繁處于加減速工況下，由于磁滯效應及轉動慣量的影響，變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，響應速度慢（比例泵響應時間在looms之內，變頻調速響應時間需800-1oooms），導致了注射循環周期時期的增加，降低了生產效率，對高要求的制品難以成形。電動機轉子質量比變量泵變量的斜板的質量大許多，所以前者流量改變的響應時間大于后者的響應時間，不能適應多級速度變化的快速注射。通過實現變頻器的輸出頻率和輸出轉矩解藕調節，達到變頻器與注射過程各動作的*配合，以達到提高應答反映性能。注塑機是否采用變頻調速，主要看加工制品的要求。變頻調速節能的本質就是在電動機轉速低于設置的zui高轉速情況下起到節能效果，低速的運轉時間越長，節能的效果越明顯。厚壁制品的保壓時間及冷卻時間長，是應用變頻調速設備的。
1.4高響應的交流伺服電動機驅動定f泵節能系統
高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統是近年發展的一種*的高性能節能系統，解決了變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，響應速度慢的性能，同時由于其本身的運轉的特性提高了電力的利用效率。伺服電動機驅動系統，由于伺服電動機不使用*磁鐵結構，且由于轉矩及慣量的密切配合下，又在低慣量的轉子的配合下，免除了脈動轉矩，在速度范圍內有著良好的加減速度動態反應特性。因轉矩是由感應式電流產生，具有完滿磁性分布之高密度磁通所生，在2ooor/min速度范圍內，輸出高比例（可達到2.8倍）的額定轉矩情況下，能保持非常低的轉矩波動，在非常低的速度下也可有大的定轉矩區，達到衡定的流量輸出。轉速隨系統流量需求而改變，反應速度比伺服閥快千分之4s，液壓系統基本上不需冷卻水，對于保壓及冷卻時間長的制品，節能可達80%。設定電動機的轉速控制流量，沒有節流損失。可極大地減少保壓工況及空轉工況（等待周期）的流量損失。保壓時電動機處于停轉狀態，比負載敏感泵節能驅動系統更節能。高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統與伺服閥組成閉環控制系統，更能發揮出節能特性，提高系統的精密控制性能。日進精密股份有限公司的一臺隆亨sn-220d伺服電動機驅動的注塑機，據該公司介紹，成形電腦底座，材料為abs,重量1188，成形周期48s，以普通電動機驅動定量泵的隆亨nc-220i注塑機能耗耗電20kw/h為基準，負載敏感泵驅動系統耗電lokw/h節能50%，全電動驅動系統耗電3.2kw/h節能84%，伺服電動機驅動系統耗電4kw/h節能80%。日精公司2006年在美國芝加哥展出了融合了伺服電動機驅動和變量泵的‘`x泵”臺注塑機，x泵是新型fnxecoject的核心部件，x泵能使其與全電式機器相媲美，x泵有節能作用，因為伺服馬達只在需要時才會運轉液壓泵，在不需要時，馬達處于停止狀態。日精的“x泵”的fnx注塑機所使用的能源只是該公司標準注塑機的30%左右，fnx注塑機少用41%的液壓油。x泵的速度和準確度都很高，甚至能夠立刻變換方向。注塑升溫速度45ms，與全電式機器相同。注塑速度可高達300mm/s，是該公司其他注塑機的一倍。這款機器還能以僅1mm/s的超低速度運轉，適用于生產鏡頭等產品。寧波海天以htfw為設計平臺研發的htfw1/j5伺服節能注塑機系列，通過配備高性能的伺服變速動力控制系統，在注塑機成型過程中針對不同的壓力流量，調整相應的頻率輸出，形成對壓力流量的閉環控制，實現伺服電動機對注塑機能量需求的自動匹配和調整，可節省電量40%-80%.
交流伺服電動機的zui高轉速可達4ooor/min，從理論上講，與之相配的液壓泵的排量可根據zui高轉速選擇，選用比一般系統中應用的更小排量的液壓泵，降低系統中應用液壓泵的成本。但目前一般液壓泵的zui高轉速為1800r/min，同時，考慮到液壓泵的高速工作噪聲及使用壽命，選用液壓泵的工作轉速低于1800r/min,較大排量的液壓泵與伺服電動機組成動力驅動系統，所以還不能充分發揮交流伺服電動機能高速運轉的優良特性，提高了驅動系統的成本。高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統在注塑機上的推廣應用，有待于高速低噪聲液壓泵的研發，以降低制造成本。如單純從節能角度來推廣應用高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統，由于成本太高，達不到效果。如把高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統，應用于普通注塑機上，僅體現出節能效果，那肯定是敗筆之作，只能當展品，不能成為商品。應把伺服電動機高速靈敏反應的特性與精密注射成形結合起來，創新出一種新的高性能的注射成形，能對的塑料制品進行特定加工，才能使之應用越來越廣。
2電液混合驅動節能系統
液壓一電動混合型動力驅動，既具有全電動注射成型機的優點，又保留了液壓機械式注射成型機的性能。通常采用液壓系統進行模具的開閉和提供鎖模力，而塑化和注射動作則由伺服電動機來完成。這樣可在提供較大合模力的情況下實現較低的機器制造成本和較高的注射精度;而液壓系統由于只承擔合模和鎖模動作，大大降低了泵源的裝載功率。注塑機成形能耗約70%消耗在塑化上，液壓一電動混合型動力驅動將其由率的伺服電動機來完成，極大提高了能量的利用率。液壓動力驅動在注射周期的其他階段可以卸荷以節省能源。電液混合驅動系統，節能效果明顯，性能優良，具有良好的性價比。
電液混合驅動節能系統由于具有優良的性能在注塑機上的應用推廣速度較快。husky（赫斯基）公司推出的hylectric系列混合注射成型機采用變量油泵和水冷式電動機組成節能系統，配備的標準輔助蓄能器系統可在物料塑化的同時進行合模，從而縮短循環周期。engel公司積極開發把全電動注射成型機能實現的度與更低成本的液壓鎖模機構結合在一起，使精度增加、能量更節省的victoryelectric系列注射成型機。netstal公司開發的synergy混合型注射機特別適合加工薄壁和高技術塑料件的synergy混合型注射機，采用直接電力驅動注射螺桿的synergy混合型注射成型機，其度可與全電動式注射成型機相比，同時可保持較高的控制精度，從而達到節省能源。demagergotech公司的elexis系列混合型注射成型機，注射過程和螺桿的往復運動過程由液壓系統完成，計量塑化和模具的開合過程由直流伺服電機控制。意大利bmb公司設計出新型液一電混合驅動的elepack系列注射成型機。其注射階段采用配備動態液壓油蓄能器的液壓系統以控制注射速度和注射質量，而制品頂出和物料的塑化步驟采用電機驅動以節約能源并縮短成型周期。穆格開發了專門的powershottm注射系統全閉回路驅動器于混合式注塑機，并成為多個廠家開發混合式注塑機的標準配置。穆格采用powershottm注射系統技術，與日本ube機械集團共同開發一種新型的混合式注塑成型機，機器性能比傳統液壓注塑機更快速、更緊湊，功率更大，如注塑速率為800mm/s，扭矩3000nm,用于加工一種與傳統塑料不同的新型塑料，經過多項測試后，不僅降低了注塑機的能耗、噪聲水平、油量及維護要求，而且在減小設備體積的同時，可以應對要求*的操作條件。震雄機械股份有限公司、富強鑫精密工業股份有限公司、亞塑機械股份有限公司、仁興機器廠有限公司等單位推出了油電復合系統。據仁興機器廠有限公司介紹，油電復合系統配置于smartkid-sk系列注塑機上，節能可達30%-60%。廣東亂利機械有限公司，自主研發的*臺“超節能注塑機”—y系列電液混合注塑機的各項性能進行科學測試。測試報告表明，廣東y}rg利制造的該項機械和同類產品相比，具有精密、模具適應度高等眾多優點，其中在節能方面，更是優勢突顯，和常規產品相比，可節能70%。經測試，該機每小時耗電量為2.78kwh，而常規機械的耗電量為9.04kwh。以每天工作8h計，廣東亂利的“超節能注塑機”節能51.1kwh/d，節能能力不僅處于國內地位，在世界同行中，也處于*水平。
3節能液壓元件的應用
節能元件在注塑機上的應用越來越多，是注塑機節能技術發展的一個明顯標志。低摩擦力的聚四氟乙烯耐磨環、格來圈、斯特封，低壓力損失的插裝閥，螺旋隔板式冷卻器，在注塑機上應用日益廣泛。
高速薄壁注射裝置用蓄能器。高速薄壁注射一般用蓄能器來實現，以減小裝載功率及節能。蓄能器的能否達到快速釋放，是實現高速注射的關鍵。一般蓄能器注射油路中，沒有把注射的開關閥更換成比例閥或者是moog閥進行注射控制，存在機器中的蓄能器的油路沖擊過大、放能無法控制及軟管震動厲害的弱點，蓄能器快速注射裝置使用不理想，導致注射速度調節不明顯或難控制或者根本無法使用的現象。
4結論
根據注射成形要求開發的節能液壓動力驅動系統，匹配于的注塑機，達到的注射成形性能，是我們開發創新節能液壓動力驅動系統的努力方向。
（文章來源：密封技術網）
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引言
液壓動力驅動系統是注塑機zui常用的動力驅動系統。注塑機的zui主要的能耗即是液壓動力驅動系統的能耗，所以注塑機節能的重點即是提高液壓動力驅動系統本身的能耗效率及驅動系統輸出功率與執行機構執行功率達到自適應調節匹配，兩者之間的能量利用率越高，即系統節能率越高，達到節省能源的功效。注塑機節能液壓動力驅動系統是把有關節能液壓驅動技術運用于注塑機上的技術。
注塑機液壓動力驅動系統一般有以下二種:①全液壓驅動系統;②液電混合驅動系統。液壓驅動系統是注塑機廣泛使用的動力驅動系統，是節能動力驅動系統重點研究對象。從節能角度來說，液電混合驅動系統是對液壓驅動系統能量利用率不高的創新發展，是理想的節能驅動系統。長期以來，注塑機節能液壓系統是重點研究的節能動力驅動系統。注塑機節能液壓系統，正在從過去的流量比例和壓力比例的雙控制走向負載敏感自適應控制，走向變頻調速控制、伺服控制及伺服閉環控制。節能液壓動力驅動系統是注塑機節能的主要研發課題。
1節能全液壓驅動控制系統
注塑機的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。對于液壓泵馬達而言，注塑過程是處于變化的負載狀態，在定量泵的液壓系統中，液壓泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節流。據統計由高壓節流造成的能量損失高達36%--68%。減少節流損失，提高能量效率，成為液壓驅動系統節能的發展方向。
1.1雙比例控制與定量泵組成節能動力控制系統
流量比例和壓力比例控制的雙比例控制的節能技術是隨著注射成形技術的發展及控制性能的提高而發展起來的。開關閥與定量泵組成的動力驅動系統不能滿足注射成形性能的要求，比例閥達到了無級靈活調節，同時顯示出了節能的性能，在推廣應用過程中，又不斷提高其節能的性能。中、小型注塑機的p/q復合電液比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統，是國內注塑機制造單位普遍使用的節能驅動系統。中、小型注塑機的液壓泵源一般為單泵或雙泵，液壓泵排出流量全部經過p/q閥進行比例調速。p/q復合比例閥的技術特征是用三通型的比例調速閥控制速度，再在其上疊加比例壓力先導閥控制系統壓力。同zui初采用分離元件構成的系統相比，該系統雖可大大減少元件數量、簡化結構，減少管路能耗損失及節流能耗損失。但因采用定量泵供油，工作過程中始終存在與流量有關的能量損失，特別是保壓過程中，這部分的流量能耗處于zui大值。系統的應用，提高了注塑機的自動控制技術及注射成形性能，在成型制品工藝周期過程中所需冷卻時間長的注射成形時，節能明顯，在節能與性價比方面具有一定優勢，國產注塑機幾乎全部應用了p/q復合電液比例技術。
大型注塑機的比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統。大型注塑機的液壓泵源由多個定量泵組成，以達到系統工作所需流量。對于多泵與比例閥的如何搭配，直接關系到系統的能耗的高低。多泵與比例閥搭配有兩種形式:一種是采用中、小型注塑機的p/q復合電液比例技術與定量泵組成節能動力驅動系統的形式，總流量全部通過p/q比例閥（或傍路p/q比例閥），不論那個泵的工作流量必須通過比例流量閥進人系統，這樣，造成了流量壓差能量損失，特別在大流量情況下，能量損失較大;另一種形式是僅對其中一個小流量泵進行比例調速，其于泵的流量根據工況與比例調速小泵的流量組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進人系統中，均沒有第二種搭配形式的能量損失，提高了能量利用率。
以作者設計的合模力8oookn注塑機為例，泵源由5個定量泵組，分別為:比例調速小泵的排量為76,其余兩個為排量76/152的雙泵。兩個雙泵的4個泵的流量根據工況與比例調速小泵組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進人系統中，基本上沒有流量的能量損失，提高了能量利用率。系統還可根據需要，減少工作泵的數量，不影響系統的調速性能。
1.2節能負載敏感控制系統在注塑機上應用
注塑機節能zui有效的措施是動力機構和執行機構兩者之間流量的自適應調節匹配。變量泵和電液比例閥結合的負載敏感泵節能控制系統，整個控制機構由差壓控制型徑向變量柱塞泵、含位置閉環的高速比例閥、以及壓力傳感器和位移傳感器組成，提高了動態響應速度。控制流量由比例閥與檢測變量泵偏心量的位移傳感器構成的位置閉環系統完成。通過壓力傳感器補償因泄漏造成的流量損失，使泵輸出的流量在0--l0v內與設定值信號成線性比例。控制系統壓力由比例閥與壓力傳感器構成的電閉環回路完成，壓力與流量兩種控制狀態的分離與轉換由電子放大器根據設定信號自動完成。系統的輸出流量由0增大到90%時，響應時間約為50ms;而由90%輸出流量減小為0時，響應時間約為30ms，系統壓力的動態響應時間當負載容腔為4l時，小于200ms，均與高性能的比例閥相當，因而*適合于注塑機的過程控制。負載敏感比例泵節能液壓系統，液壓動力輸出隨負載而同步化，其差值達到zui小，基本上沒有能量浪費，與定量系統相比，節能達到30%--60%，是理想的節能液壓系統。設定的負載敏感泵輸出流量，不一定能與需調節流量匹配，系統中還須增加流量調節閥，造成節流能耗損失。負載敏感泵與伺服閥組成閉環控制系統，可消除節流及管路的能耗損失，并且較大幅度提高了整機性能。國內大多數單位，僅從節能方面考慮，用負載敏感泵取代定量泵與p/q雙比例閥，而沒有進一步從負載敏感泵能提高整機性能方面考濾，系統的控制性能及節能特性沒有得到進一步發揮。上*的負載敏感泵控制系統，在塑化注射油路部分設置伺服閥，目的是與負載敏感泵共同組成一個高性能的閉環節能控制系統，在節能的同時，提高注射性能，但在國內塑機制造單位基本上沒有得到推廣應用。作者在1985年設計的負載敏感泵與伺服閥組成的閉環控制系統的注塑機，經實際應用證明，在節能及性能兩方面都取得了良好效果。
國內為研發負載敏感泵做了大量的工作。陜西秦川機床廠在20世紀80年代中與上海*塑料機械廠共同開發了負載敏感泵，并成功在注塑機上得到應用。近年來，重慶邦助工業有限公司研制出的bk系列注塑機負載敏感比例泵，其價格與定量泵和p/q閥的總價差不多，從根本上解決了負載敏感比例泵價高難以推廣的障礙，已得到批量應用，取得了較好的效果。海特克液壓有限公司引進日本*技術批量制造出負載感應泵。
1.3定139加變頻調速電動機電液節能控制系統
變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，使動力機構的性能類似于比例泵節能系統，達到動力機構輸出的流量與執行機構的流量相匹配，使流量的損失降低。變頻調節技術是利用注塑機同步信號及電氣控制系統，根據注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統，模擬成負載跟蹤控制系統，使油泵電動機的轉速與注塑機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統的定量泵改造成變頻變量驅動系統，從而使溢流閥的回油流量降到zui小，無高壓節流能量損失，進而將傳統有高壓節流的“耗能型”注塑機升級為無高壓節流的“節能型”注塑機，節能型注塑機除了節能功能之主要特性外，依據其節能原理，還具有附加系列的優點，包括:減輕開、鎖模沖擊，延長機械和模具使用壽命;延長油路系統（密封組件等）使用壽命，減少維修次數、節省維護費用;降低噪聲、改善工作環境;系統油溫大幅降低，冷卻用水量可節省30%以上;對電動機具有過壓、過流、缺相等多種保護;注塑機原有的控制方式及油路不變。將注塑機改造升級為“節能型”注塑機，其投資（主要是變頻器）在一年內可通過節約的電費收回。浙江慈溪市從去年開始大力推廣注塑機節能技術，在注塑機上安裝變頻節能器后，單機節能效果達到30%-60%。慈溪市200多家企業為注塑機安裝節能器后，年省電達6000萬kw-h左右。深圳市奧宇控制系統有限公司節能事業部主要從事注塑機變頻節能控制系統，為深圳市龍華富士康多家塑膠廠安裝該公司的注塑機變頻節能控制系統，油泵電動機平均節電率達到45%;為上海宜新集團公司改造100多臺注塑機。油泵平均節電率41%.
注射成形各階段頻繁的速度變化，使液壓泵驅動電動機頻繁處于加減速工況下，由于磁滯效應及轉動慣量的影響，變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，響應速度慢（比例泵響應時間在looms之內，變頻調速響應時間需800-1oooms），導致了注射循環周期時期的增加，降低了生產效率，對高要求的制品難以成形。電動機轉子質量比變量泵變量的斜板的質量大許多，所以前者流量改變的響應時間大于后者的響應時間，不能適應多級速度變化的快速注射。通過實現變頻器的輸出頻率和輸出轉矩解藕調節，達到變頻器與注射過程各動作的*配合，以達到提高應答反映性能。注塑機是否采用變頻調速，主要看加工制品的要求。變頻調速節能的本質就是在電動機轉速低于設置的zui高轉速情況下起到節能效果，低速的運轉時間越長，節能的效果越明顯。厚壁制品的保壓時間及冷卻時間長，是應用變頻調速設備的。
1.4高響應的交流伺服電動機驅動定f泵節能系統
高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統是近年發展的一種*的高性能節能系統，解決了變頻調節技術通過調節液壓泵的轉速，響應速度慢的性能，同時由于其本身的運轉的特性提高了電力的利用效率。伺服電動機驅動系統，由于伺服電動機不使用*磁鐵結構，且由于轉矩及慣量的密切配合下，又在低慣量的轉子的配合下，免除了脈動轉矩，在速度范圍內有著良好的加減速度動態反應特性。因轉矩是由感應式電流產生，具有完滿磁性分布之高密度磁通所生，在2ooor/min速度范圍內，輸出高比例（可達到2.8倍）的額定轉矩情況下，能保持非常低的轉矩波動，在非常低的速度下也可有大的定轉矩區，達到衡定的流量輸出。轉速隨系統流量需求而改變，反應速度比伺服閥快千分之4s，液壓系統基本上不需冷卻水，對于保壓及冷卻時間長的制品，節能可達80%。設定電動機的轉速控制流量，沒有節流損失。可極大地減少保壓工況及空轉工況（等待周期）的流量損失。保壓時電動機處于停轉狀態，比負載敏感泵節能驅動系統更節能。高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統與伺服閥組成閉環控制系統，更能發揮出節能特性，提高系統的精密控制性能。日進精密股份有限公司的一臺隆亨sn-220d伺服電動機驅動的注塑機，據該公司介紹，成形電腦底座，材料為abs,重量1188，成形周期48s，以普通電動機驅動定量泵的隆亨nc-220i注塑機能耗耗電20kw/h為基準，負載敏感泵驅動系統耗電lokw/h節能50%，全電動驅動系統耗電3.2kw/h節能84%，伺服電動機驅動系統耗電4kw/h節能80%。日精公司2006年在美國芝加哥展出了融合了伺服電動機驅動和變量泵的‘`x泵”臺注塑機，x泵是新型fnxecoject的核心部件，x泵能使其與全電式機器相媲美，x泵有節能作用，因為伺服馬達只在需要時才會運轉液壓泵，在不需要時，馬達處于停止狀態。日精的“x泵”的fnx注塑機所使用的能源只是該公司標準注塑機的30%左右，fnx注塑機少用41%的液壓油。x泵的速度和準確度都很高，甚至能夠立刻變換方向。注塑升溫速度45ms，與全電式機器相同。注塑速度可高達300mm/s，是該公司其他注塑機的一倍。這款機器還能以僅1mm/s的超低速度運轉，適用于生產鏡頭等產品。寧波海天以htfw為設計平臺研發的htfw1/j5伺服節能注塑機系列，通過配備高性能的伺服變速動力控制系統，在注塑機成型過程中針對不同的壓力流量，調整相應的頻率輸出，形成對壓力流量的閉環控制，實現伺服電動機對注塑機能量需求的自動匹配和調整，可節省電量40%-80%.
交流伺服電動機的zui高轉速可達4ooor/min，從理論上講，與之相配的液壓泵的排量可根據zui高轉速選擇，選用比一般系統中應用的更小排量的液壓泵，降低系統中應用液壓泵的成本。但目前一般液壓泵的zui高轉速為1800r/min，同時，考慮到液壓泵的高速工作噪聲及使用壽命，選用液壓泵的工作轉速低于1800r/min,較大排量的液壓泵與伺服電動機組成動力驅動系統，所以還不能充分發揮交流伺服電動機能高速運轉的優良特性，提高了驅動系統的成本。高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統在注塑機上的推廣應用，有待于高速低噪聲液壓泵的研發，以降低制造成本。如單純從節能角度來推廣應用高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統，由于成本太高，達不到效果。如把高響應的交流伺服電動機驅動定量泵系統，應用于普通注塑機上，僅體現出節能效果，那肯定是敗筆之作，只能當展品，不能成為商品。應把伺服電動機高速靈敏反應的特性與精密注射成形結合起來，創新出一種新的高性能的注射成形，能對的塑料制品進行特定加工，才能使之應用越來越廣。
2電液混合驅動節能系統
液壓一電動混合型動力驅動，既具有全電動注射成型機的優點，又保留了液壓機械式注射成型機的性能。通常采用液壓系統進行模具的開閉和提供鎖模力，而塑化和注射動作則由伺服電動機來完成。這樣可在提供較大合模力的情況下實現較低的機器制造成本和較高的注射精度;而液壓系統由于只承擔合模和鎖模動作，大大降低了泵源的裝載功率。注塑機成形能耗約70%消耗在塑化上，液壓一電動混合型動力驅動將其由率的伺服電動機來完成，極大提高了能量的利用率。液壓動力驅動在注射周期的其他階段可以卸荷以節省能源。電液混合驅動系統，節能效果明顯，性能優良，具有良好的性價比。
電液混合驅動節能系統由于具有優良的性能在注塑機上的應用推廣速度較快。husky（赫斯基）公司推出的hylectric系列混合注射成型機采用變量油泵和水冷式電動機組成節能系統，配備的標準輔助蓄能器系統可在物料塑化的同時進行合模，從而縮短循環周期。engel公司積極開發把全電動注射成型機能實現的度與更低成本的液壓鎖模機構結合在一起，使精度增加、能量更節省的victoryelectric系列注射成型機。netstal公司開發的synergy混合型注射機特別適合加工薄壁和高技術塑料件的synergy混合型注射機，采用直接電力驅動注射螺桿的synergy混合型注射成型機，其度可與全電動式注射成型機相比，同時可保持較高的控制精度，從而達到節省能源。demagergotech公司的elexis系列混合型注射成型機，注射過程和螺桿的往復運動過程由液壓系統完成，計量塑化和模具的開合過程由直流伺服電機控制。意大利bmb公司設計出新型液一電混合驅動的elepack系列注射成型機。其注射階段采用配備動態液壓油蓄能器的液壓系統以控制注射速度和注射質量，而制品頂出和物料的塑化步驟采用電機驅動以節約能源并縮短成型周期。穆格開發了專門的powershottm注射系統全閉回路驅動器于混合式注塑機，并成為多個廠家開發混合式注塑機的標準配置。穆格采用powershottm注射系統技術，與日本ube機械集團共同開發一種新型的混合式注塑成型機，機器性能比傳統液壓注塑機更快速、更緊湊，功率更大，如注塑速率為800mm/s，扭矩3000nm,用于加工一種與傳統塑料不同的新型塑料，經過多項測試后，不僅降低了注塑機的能耗、噪聲水平、油量及維護要求，而且在減小設備體積的同時，可以應對要求*的操作條件。震雄機械股份有限公司、富強鑫精密工業股份有限公司、亞塑機械股份有限公司、仁興機器廠有限公司等單位推出了油電復合系統。據仁興機器廠有限公司介紹，油電復合系統配置于smartkid-sk系列注塑機上，節能可達30%-60%。廣東亂利機械有限公司，自主研發的*臺“超節能注塑機”—y系列電液混合注塑機的各項性能進行科學測試。測試報告表明，廣東y}rg利制造的該項機械和同類產品相比，具有精密、模具適應度高等眾多優點，其中在節能方面，更是優勢突顯，和常規產品相比，可節能70%。經測試，該機每小時耗電量為2.78kwh，而常規機械的耗電量為9.04kwh。以每天工作8h計，廣東亂利的“超節能注塑機”節能51.1kwh/d，節能能力不僅處于國內地位，在世界同行中，也處于*水平。
3節能液壓元件的應用
節能元件在注塑機上的應用越來越多，是注塑機節能技術發展的一個明顯標志。低摩擦力的聚四氟乙烯耐磨環、格來圈、斯特封，低壓力損失的插裝閥，螺旋隔板式冷卻器，在注塑機上應用日益廣泛。
高速薄壁注射裝置用蓄能器。高速薄壁注射一般用蓄能器來實現，以減小裝載功率及節能。蓄能器的能否達到快速釋放，是實現高速注射的關鍵。一般蓄能器注射油路中，沒有把注射的開關閥更換成比例閥或者是moog閥進行注射控制，存在機器中的蓄能器的油路沖擊過大、放能無法控制及軟管震動厲害的弱點，蓄能器快速注射裝置使用不理想，導致注射速度調節不明顯或難控制或者根本無法使用的現象。
4結論
根據注射成形要求開發的節能液壓動力驅動系統，匹配于的注塑機，達到的注射成形性能，是我們開發創新節能液壓動力驅動系統的努力方向。
（文章來源：密封技術網）
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