[發(fā)明專利]壓鑄機異步伺服節(jié)能控制方法及其控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103920862A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 李果
• 申請（專利權）人: 重慶立致和節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: B22D17/32
• 分類號: B22D17/32
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 朱振德

技術領域

本發(fā)明屬于壓鑄機節(jié)能控制技術領域，具體涉及一種壓鑄機的異步伺服節(jié)能控制方法和適用于該控制方法的控制系統(tǒng)。?

背景技術

鋁合金冷室壓鑄機加工設備是典型的周期性負載類設備，其一個完整工作周期一般包括合模—給湯—壓射—泄壓(冷卻)—開模—頂出—取件(儲能)—噴霧等幾個工序，各個工序都是通過油泵馬達泵輸出液壓油到各個油缸推動傳動機構完成一系列動作，且各個階段需要的壓力與流量也不相同。對于液壓系統(tǒng)來說，每個階段對壓力、流量的匹配各不一樣，而壓鑄機采用的定量泵(一般是定量雙聯(lián)葉片泵、齒輪泵)的功率卻是根據(jù)其運行過程中的最大負載配置的。壓鑄機在一個工作周期中只有合模、壓射、開模、儲能等工序負載較大，其它工序的負載一般較小，特別是在系統(tǒng)泄壓階段，其負載幾乎為零。對于油泵馬達而言，壓鑄機工作過程是處于變化的負載狀態(tài)。?

而在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流到油箱，此過程稱為高壓節(jié)流。特別是壓鑄機在卸荷階段，其系統(tǒng)對壓力、流量的要求幾乎為0，而馬達仍以額定轉速拖動油泵運轉，此時的液壓油幾乎全部通過溢流閥回到油箱，這樣就存在大量電能浪費。?

目前市面上也存在一些針對壓鑄機的節(jié)能改造方法，主要為變頻節(jié)能改造方法和同步伺服節(jié)能改造方法兩種。?

1、變頻節(jié)能改造方法：矢量變頻器+異步電機，該方法是取壓鑄機的流量、壓力信號作為變頻器的速度指令從而控制電機的轉速來實現(xiàn)節(jié)能。但高壓力和高速度是壓鑄時熔合金充填成型過程的兩大特點。壓鑄機油泵作為壓鑄機設備動作的能源轉換裝置，它也必須按照工藝要求提供大流量高壓力的液壓油。但?壓鑄機油泵電機進行變頻改造以后，由于變頻器存在低頻轉矩不足以及動態(tài)響應較差的缺陷，而相反壓鑄機在某些工作階段需要大流量高壓力(例如合模)，因此改造后的油路系統(tǒng)不能及時響應系統(tǒng)壓力流量要求，所以壓鑄機在變頻節(jié)能改造后，其工作節(jié)拍會變慢(一般一個工作周期變慢1-3s)，而壓鑄機一個完成工作周期大約為20-80S，因此一臺壓鑄機一天下來會少生產不少零件，從另一方面來說，壓鑄機的變頻改造實際是犧牲了壓鑄機的生產效率而達到節(jié)能目的。?

2、同步伺服節(jié)能改造方法：其控制原理為：矢量驅動器+同步電機+速度壓力反饋。該方法是把原有雙聯(lián)葉片泵更換成齒輪泵或者螺桿泵或柱塞泵，把原有三相異步電機更換為永磁伺服電機，取壓力流量信號作為速度指令，油泵安裝壓力傳感器做為閉環(huán)控制。此改造方案從理論上是可滿足壓鑄機的快速響應要求，但此改造方案也出現(xiàn)本身致命的缺點：?

1)對于900噸或者1000噸以上的大噸位壓鑄機，由于市面暫無取代具有大流量高壓力特性的雙聯(lián)葉片泵的其它油泵，現(xiàn)場不得不安裝多臺伺服油泵以滿足其壓力流量要求，導致安裝復雜、成本昂貴！?

2)由于壓鑄機車間生產環(huán)境惡劣(夏季40℃以上)，永磁伺服電機就存在退磁的缺陷，使用年限一長，磁場就會消退，大大增加設備故障率，由于伺服電機消磁后無法重新加磁，就不得不重新購買新的伺服電機。這樣大大增加了企業(yè)設備維護成本，節(jié)約的電量遠遠不夠設備采購成本。?

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種壓鑄機異步伺服節(jié)能控制方法，該壓鑄機異步伺服節(jié)能控制方法不僅能夠滿足節(jié)能要求，而且不會影響壓鑄機的生產效率，且設備的維護、運營成本均較低。?

要實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：?

本發(fā)明首先提出了一種壓鑄機異步伺服節(jié)能控制方法，包括油泵電機的速度控制方法和油泵電機的提前加速方法；?

所述油泵電機的速度控制方法中，油泵電機的轉速N為：?

N＝N_額*PQW?

其中，N_額為油泵電機的額定轉速；?

PQW為油泵電機的自適應電機速度給定指令，且：?

PQW＝PQ+PQ_輔

其中，PQ_輔為電機微調速度給定指令；?

PQ為電機初步速度給定指令，且：?

PQ＝K*Q+(1-K)*P或PQ＝MAX{Q，P}?

其中，Q為壓鑄機的流量系數(shù)，且0≤Q≤1；?

P為壓鑄機的壓力系數(shù)，且0≤P≤1；?

K為權重系數(shù)，且0≤K≤1；?

所述油泵電機的提前加速方法中，油泵電機的自適應提前時間指令△_t：?

△_t＝T_平均-T_提前