01. Brève introduction à l'industrie de la fonderie sous pression
À l'heure actuelle, la grande majorité des machines de moulage sous pression sont des machines de moulage sous pression à transmission hydraulique, la puissance du système de transmission hydraulique étant fournie par la pompe à huile entraînée par le moteur. Lors des changements de cycle de moulage sous pression, la machine de moulage sous pression, pour différents processus, nécessite un débit et une pression différents ; elle doit donc s'appuyer sur une vanne de débit et une vanne de pression pour ajuster le débit et la pression requis par les différents processus. Et lorsque la variation de charge est relativement importante, comme la puissance de sortie de la pompe quantitative ne peut pas être ajustée, l'énergie excédentaire ne peut être consommée que dans le déflecteur, provoquant des fuites d'huile, une élévation de la température de l'huile, ce qui aggrave également l'usure de diverses soupapes et entraîne une température d'huile élevée, un bruit excessif du moteur et une durée de vie mécanique réduite, entre autres phénomènes. Et généralement, la capacité du moteur est bien supérieure aux besoins réels, ce qui engendre un phénomène de « surpuissance », entraînant un gaspillage important d'énergie électrique. Il est donc primordial de promouvoir l'application des convertisseurs de fréquence dans les machines de moulage sous pression afin de réduire le gaspillage d'énergie.
02. Aperçu du principe de fonctionnement du système hydraulique d'une machine de moulage sous pression
(1) Aperçu du principe de fonctionnement d'une machine de moulage sous pression
La machine d'injection hydraulique est un type d'équipement typique à fonctionnement périodique, dont le cycle de travail complet (processus) peut être grossièrement divisé en plusieurs étapes : serrage, mise en place du système, injection, extraction du noyau, mode d'ouverture, vidange, refroidissement, accumulation, etc. Chaque étape consiste, par l'intermédiaire d'une pompe à huile, à acheminer l'huile hydraulique vers chaque mécanisme de transmission d'entraînement de cylindre grâce à une série d'actions. Chaque étape requiert des pressions et des débits différents. Pour un système hydraulique, les exigences de pression et de débit de chaque étage sont différentes, et la puissance du moteur de la pompe à huile est basée sur la répartition de charge maximale pendant le processus de fonctionnement. Dans une machine de moulage sous pression, la charge de travail d'un cycle de travail est plus importante lors du serrage à haute pression, puis lors de l'étape de soufflage ; les autres étapes de travail sont généralement faibles, et la charge pendant le processus de refroidissement est presque nulle. Pour le moteur de la pompe à huile, le processus de la machine de moulage sous pression est entraîné par les changements de l'état de charge, la pompe quantitative dans le système hydraulique, le moteur de la pompe à huile à vitesse constante pour fournir un débit constant, et la pression de service et la taille requise du débit dépendent de la vanne proportionnelle de pression et de la vanne proportionnelle de débit pour réguler, en ajustant l'ouverture de la vanne proportionnelle de pression ou de débit pour contrôler la pression ou le débit. L'huile hydraulique excédentaire retourne par la soupape de décharge. Ce processus, appelé fermeture haute pression, entraîne généralement une perte d'énergie d'environ 50 %.
(2) Aperçu du principe de réforme pour l'économie d'énergie des machines de moulage sous pression
Selon le principe de fonctionnement de la machine de moulage sous pression, la coupure haute pression représente un gaspillage d'énergie dû à la consommation du moteur de la pompe à huile. La production de machines de moulage sous pression de mon entreprise exploite cette caractéristique. Le convertisseur vectoriel de courant, adapté aux exigences du processus de production, ajuste la vitesse du moteur de la pompe à huile grâce à un variateur de fréquence. En fonction des paramètres de pression ou de débit requis par la machine, le contrôle de la pression et du débit est synchronisé par un signal de retour. La vanne de débit proportionnelle et la vanne de pression proportionnelle permettent un réglage automatique de la pression et du débit. L'effet obtenu est équivalent à la transformation d'une pompe à débit variable en une pompe à débit variable, ce qui minimise le reflux à travers la soupape de décharge. Le débit de la pompe à huile correspond à la pression et au débit requis par l'ensemble de la machine, et il n'y a aucune perte d'énergie due à la surpression. Le convertisseur de fréquence suit la pression et le débit à chaque étape de fonctionnement grâce à des signaux de rétroaction et ajuste automatiquement la vitesse du moteur de la pompe à huile. De cette manière, la consommation électrique du moteur de la pompe à huile variera en fonction de la charge de sortie, afin de maximiser les économies d'énergie, c'est-à-dire de manière économique et pratique. De nombreuses usines ont réalisé des gains économiques remarquables grâce à leur transformation.
(3) Consommation électrique de la machine de moulage sous pression
La consommation électrique de la machine de moulage sous pression est principalement illustrée dans les parties suivantes :
- Consommation d'énergie de la pompe à huile du système hydraulique
- Consommation d'énergie électrique du radiateur
- Consommation électrique de la pompe de circulation d'eau de refroidissement
Dans un atelier de fonderie sous pression, une pompe à eau de refroidissement est généralement partagée par plusieurs machines de fonderie sous pression, et la consommation électrique du moteur de la pompe à huile hydraulique représente plus de 80 % de la consommation électrique totale de la machine de fonderie sous pression. Réduire sa consommation électrique est donc essentiel pour économiser l'énergie de la machine de fonderie sous pression.
03. Description du procédé de moulage sous pression
La fermeture et le démoulage du moule de la machine de moulage sous pression, le système d'ouverture du moule nécessitent une pression d'huile plus faible et le temps est plus court ; L'injection, le maintien de la pression et le système de refroidissement nécessitaient une pression d'huile plus élevée et une durée plus longue, généralement de 40 % à 60 % d'un cycle de travail. La longueur de chaque étape est liée à la pièce à usiner ; La durée de la période d'interruption est également liée au traitement de la pièce, et il arrive parfois qu'il n'y ait pas de période d'interruption. Si la vis d'injection est entraînée par un moteur à huile liquide, la pression d'huile du système d'injection sera plus élevée. Le poids des pièces traitées par une machine de moulage sous pression varie de quelques dizaines de grammes à plusieurs dizaines de milliers de grammes. Par conséquent, les machines de moulage sous pression existent en différentes tailles (petite, moyenne et grande), et le temps de cycle n'est pas le même pour le traitement de petites pièces de quelques dizaines de grammes et de grandes pièces de quelques kilogrammes. Autrement dit, pour une même machine de moulage sous pression, la matière première de la pièce à usiner est différente, et la pression et le temps requis dans chaque étape du processus doivent également varier.
04. Estimation des avantages en matière d'économies d'énergie
(1) Base d'évaluation :
Le rendement du moteur est estimé à 70 % et son taux d'économie d'énergie à 35-45 %. La puissance totale de la transformation est de 22 kW × 5 = 110 kW. Le prix unitaire de l'électricité est de 0,7 yuan/kWh. Le service est assuré 24h/24, 30j/mois, 12j/an, avec une probabilité de 85 %. Taux d'économie d'énergie idéal = {1-(30/50)³}*100% = (1-0,216)*100% = 78,4%
Selon nos estimations, le taux d'épargne prudent devrait être d'environ 45 %.
(2) Évaluation des avantages :
Économies d'énergie quotidiennes = puissance du moteur × rendement du moteur × taux d'économie d'énergie × 24 heures × taux de commutation = 110 kW × 70 % × 40 % × 24 h × 85 % = 628,3 degrés
Économies mensuelles d'électricité = 628,3 × 30 × 0,7 = 13 194,7 yuans
Économies annuelles = 13 194,7 × 12 = 158 336,4 yuans
(3) Coût total de l'investissement :
Coût total d'investissement = puissance du moteur × 1,2 × prix unitaire = 110 kW × 1,2 × 1 000 yuans/kW = 132 000 yuans
(4) Période de récupération de l'investissement :
Délai de récupération = coût d'investissement ÷ économies d'électricité mensuelles = 132 000 yuans ÷ 13 194,7 yuans = octobre
05. Sélection et entretien quotidien des équipements
Le convertisseur de fréquence à vecteur de courant haute performance de la série ABB590PR a été sélectionné pour correspondre à la puissance du moteur de la pompe à huile principale de la machine de moulage sous pression.
Les composants internes de base de l'onduleur sont des composants importés, afin de garantir la qualité de l'onduleur et sa durée de vie en conditions normales d'utilisation.
(1) La durée de vie moyenne du ventilateur de refroidissement du convertisseur de fréquence et du ventilateur de refroidissement de l'armoire est de 2 ans. Veuillez veiller à un nettoyage quotidien pour éviter l'accumulation de poussière.
(2) La durée de vie du condensateur électrolytique de filtrage du convertisseur de fréquence est de 3 à 5 ans en utilisation normale. Veuillez noter qu'il doit être remplacé.
(3) Le site d'installation doit être aussi éloigné que possible de l'humidité et de la poussière, et la poussière métallique est strictement interdite.
06. Effet après transformation
Économies d'énergie importantes : après transformation, la pompe à débit constant est remplacée par une pompe à débit variable à économie d'énergie. Le système hydraulique de la machine de moulage sous pression correspond ainsi à la puissance requise par l'ensemble de la machine. Il n'y a ni étranglement ni perte d'énergie due à un débordement, et les économies d'énergie peuvent atteindre 20 % à 60 %.
Haute efficacité : avant la transformation, le facteur de puissance est généralement de 0,5 à 0,8, et après la transformation, il peut atteindre plus de 0,96, ce qui permet d’améliorer considérablement le facteur de puissance du réseau, de réduire le courant réactif et donc de réduire les pertes en ligne. Pour les équipements d'alimentation électrique, il joue un rôle dans l'augmentation de la capacité.
Haute fiabilité : conserve le mode de commande et le circuit d'huile d'origine de la machine de moulage sous pression en veille, alarme en temps opportun en cas de panne, avec protection contre la surpression, la surintensité, la surcharge, la surchauffe, la sous-pression et les courts-circuits à la terre, mais protège également efficacement le moteur de la pompe à huile. Adoptez le mode de contrôle de fonctionnement sur secteur/économie d'énergie ; ainsi, une panne n'affectera pas la production.
Prolonger la durée de vie mécanique et améliorer l'environnement : démarrage progressif pour réduire les vibrations lors du démarrage et du verrouillage du moule, prolonger la durée de vie de l'équipement et du moule, réduire le bruit. Amélioration de l'environnement de travail, réduction significative de l'échauffement du système, température d'huile stable, consommation d'eau de refroidissement réduite de plus de 30 %. Prolongez la durée de vie des composants d'étanchéité, réduisez les temps d'arrêt et réalisez d'importantes économies sur les coûts de maintenance.
7. Conclusion
Les économies d'électricité visent à créer des avantages ; l'ensemble du système de transformation pour économiser l'électricité permet de réaliser un investissement rentable à long terme. La transformation permettant d'économiser de l'électricité tout en réduisant la consommation électrique offre une excellente protection de sécurité pour la machine de moulage sous pression, ce qui sera bénéfique pour protéger le moteur, la durée de vie des équipements tels que les composants électroniques et les composants de commutation, et peut également avoir l'effet d'un démarrage progressif du moteur, réduisant ainsi les coûts d'investissement et de maintenance des équipements, améliorant l'efficacité de la production de l'entreprise et augmentant ses bénéfices. Améliorer la compétitivité des produits de l'entreprise sur le marché.
