中國報告大廳網訊，在當今製造業領域，壓鑄機作為關鍵設備，廣泛應用於眾多行業。隨著全球能源形勢的日益緊張以及對生產效率要求的不斷提高，壓鑄機行業技術的創新與發展至關重要。2025年，壓鑄機行業技術呈現出多樣化的發展態勢，其中變頻調速技術在壓鑄機中的應用備受關注。這一技術的應用有望為壓鑄機帶來顯著的節能效果和性能提升，從而推動整個壓鑄行業向更加高效、環保的方向發展。
《2025-2030年全球及中國壓鑄機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，壓鑄機在運行過程中，尤其是在加工磁芯時，會遭受突發的負荷衝擊。這種衝擊會傳遞到電機側，導致電流出現不穩定波動，甚至可能引發電流峰值過高的情況。在傳統的工頻電網供電系統中，只要開關和熱繼電器等保護設備的設定與電機規格適配，就能有效降低因過載引發斷路的風險。然而，當壓鑄機採用變頻調速時，所使用的鼠籠式電機缺乏即時的過流限制功能。一旦遇到超過額定負荷的衝擊，電機的轉差率會迅速上升，進而引發過電流現象，觸發變頻器的過流保護機制，致使系統暫停運行。在 V/F 控制模式下，當變頻器驅動的鼠籠電機遭遇衝擊負荷時，還會產生明顯的速度波動，而這些速度波動與電機轉差率密切相關，共同影響著系統的動態性能。
壓鑄機的變頻器在高頻脈衝寬度調製技術的驅動下，實現了精準的頻率轉換。其輸入端整合了不控整流橋，但這會導致整流二極體導通的電流並非完美的正弦波，而是產生顯著的非線性諧波。同時，在輸出端採用相橋式逆變電路的變頻器，其輸出電壓伴隨著大量的高階諧波。這些高頻諧波如同無形的電波噪聲，對壓鑄機周圍的精密電子設備，如計算機系統及通訊設備，構成了潛在的電磁干擾威脅。
中國報告大廳網訊，在壓鑄機的變頻調速系統中，採用 V/F 控制策略時，特別是在較低頻率區段，電機性能會受到定子電阻壓降的顯著影響。這會導致氣隙磁通下降，使得電機在低頻時的扭力輸出呈現下滑趨勢。此外，變頻器傳輸的高頻成分加劇了電機內部的能效損失。而當電機運行於低速時，軸端的通風設備轉速相應減緩，散熱效率降低，電機工作溫度升高，面臨潛在的過熱風險。
壓鑄機的機械結構主要參數包括擴力倍數、行程比、速度比。優化後的壓鑄機機械結構在鎖模狀態下應具備更大的擴力係數和行程比。在壓鑄機運行過程中，行程中段速度較大，行程初段、末段速度較小。壓鑄機採用了大量的多連杆機械結構，在肘杆數量、肘杆與動型座板、尾板鉸接位置不變的情況下，肘杆的長度和剛度成為影響壓鑄機性能的主要因素。通過設計變量控制各肘杆的長度，可實現對壓鑄機機械結構的優化設計。從優化前後機械結構性能指標對比曲線來看，優化後壓鑄機的擴力倍數由 21.45 提升至 24.57，在驅動油缸直徑、壓力不變的狀態下，最大鎖模力達到 31546kN;在鎖模力不變的情況下，驅動油缸壓力可適當降低，從而達到節能降耗的效果。優化後的行程比由 1.03 提升至 1.08，雖然變化並不顯著，但優化後行程相比曲線前段有所降低且中段更高，合模時間顯著縮短，有效降低了機械結構由收縮至展開階段前段時驅動油缸受到衝擊的風險。優化後速度曲線更加平滑，中段更高，末段更低且平滑，表明優化後動型座板在合模階段中期、初期速度明顯下降，中間速度明顯提升，臨近鎖模狀態下速度明顯下降，有效降低了驅動油缸、模板受到衝擊的風險，提升了模具及壓鑄機整機的可靠性。
採用二維輸入一維輸出結構的自適應模糊 PID 控制器，確定二維輸出量為電液比例閥位移量 e、偏差變化率 ec，一維輸出量為電液比例閥的控制電流 I0。其工作過程如下：首先對比預先設定值與實際檢測值，得到偏差信號 e，經過求導運算獲得偏差變化率 ec，再對它們進行模糊處理，得到模糊量 E、Ec，然後通過模糊推理獲得模糊決策;接著確定 PID 控制器的參數 KP、Ki、Kd，使用 PID 算法得到電液比例閥的控制電流 I0。
為提升壓鑄機的控制效果，鑑於不同檢測電路具有相同的檢測原理且檢測數據變化頻率較低的特點，選用 TLP512 光耦作為光電隔離方式。為進一步增強檢測電路的穩定性，降低光耦誤動作發生率，將穩壓管 4148 作為壓鑄機控制系統電路穩壓裝置，並在輸出端配備 RC 濾波電路，以提升電路的抗干擾能力。由於壓鑄機快速壓射單位時間較短，對控制系統的實時性有一定要求，因此選擇輸出脈衝頻率更高的旋轉編碼器來檢測速度信號。採用高速光電隔離器 6N137 作為檢測電路隔離裝置，使用 104 電容作為電源管腳與地間的濾波裝置。
壓鑄機實時控制系統軟體設計在 Window 環境下使用 ADS1.2 完成，聯合運用 C 與 C++ 混合編程，以提高開發效率。軟體設計以模塊化為主，各模塊相互獨立。控制系統的主要邏輯功能包括完成系統初始化，以及循環查詢控制系統工況信息、處理數據。
由於壓鑄機的工作特性決定了其在運行過程中對油壓和流量需求的多樣性，因此改造策略需依據壓鑄機不同階段的需求，通過精密的信號處理系統進行調控。首先從壓力或流量比例控制閥獲取實時的電信號，這些信號經電信號變送器精細轉化後，精準輸入到變頻器的控制系統中。變頻器據此調整輸出功率，進而調節油泵電機的轉速，間接控制油泵的流量輸出 Q，以適應壓鑄機在各種工況下的需求。在改造時，將變頻器巧妙接入電機供電電路，把比例閥的信號，如 4 - 20mA 或 0 - 10V，轉換並精準對接到變頻器的接口，使流量能隨生產過程動態調整。在選擇流量信號時，優先選取相對值變化顯著的信號，以便更好地匹配控制需求。若遇到超出預設頻率範圍的情況，可利用變頻器的頻率增益功能擴展調整區間。對於 1450r/min 的交流異步電動機，設計要求在間歇期間，變頻器的輸出頻率保持在 10Hz，而在工作周期內提升至 50Hz。通過變頻器的信號處理、迴路反饋以及顯示屏實時顯示，實現對電機轉速的精準調控，從而優化壓鑄機的工作效率和性能。
在壓鑄機的操作流程中，各個組件對變頻器的性能需求各不相同，其容量配置的關鍵在於確定油泵電機的最大負載峰值。選擇變頻器時，首要參考電機在滿載運行時的電流強度，通常情況下，變頻器的額定電流應略高於控制電機的額定電流，具體比例建議維持在 1.1 - 1.5。同時，變頻器與電機之間的電壓等級匹配也至關重要，以確保系統穩定運行。
鑑於壓鑄機在運作中面臨的多元化環境挑戰，其工作場所的周邊條件需格外關注，尤其是設備櫃體設計中冷卻系統的優化。目標是確保充足的散熱區域和高效的空氣流通，為此可引入專業的風扇和空調設施以維持適宜的溫度。針對油泵電機實施節能改造的電路設計也有相應要求。
在進行變頻器接線操作時，首先要重視主電路的連通性。由於電線存在電阻特性，務必確保變頻器與電機間的連線長度適宜，並嚴格遵循電源正負極的正確連接，防止混淆。在連接信號線時，推薦使用屏蔽電纜，其中一端保持無接觸，遠離地面或其他可能的干擾源，屏蔽層連接至公用輸入接口，以保證信號純淨。在安裝變頻器時，還需關注變壓器運作中可能出現的諧波效應，這可能對系統產生干擾，尤其威脅到壓鑄機數位化儀表。為防範此問題，安裝時應採取以下策略：引入電抗器抵制輸入輸出電流產生的諧波;在設計線路布局時，儘量避免變頻器輸入、輸出線路以及控制信號線平行或捆綁，同時確保控制信號線實施屏蔽，優先使用 4 - 20mA 的電流信號傳輸;確保變頻器機殼可靠接地，以降低電磁干擾。對於油泵電機變速改造項目，雖然改為可調速模式可能帶來電機溫度上升的風險，但由於油泵電機工作性質為間歇式，溫度上升幅度有限。因此，是否增設恆速風扇以控制溫度，需根據電機實際運行時的溫度狀況靈活判斷。
設計的變頻器不僅要有靈活的調速性能，還應內置高級保護機制，包括電壓監控、電流均衡、相位完整性以及負載管理。一旦出現電壓過高或過低、電流異常、相位缺失或負載超載等情況，變頻器應能迅速響應，通過警告信號或自動斷開電路，確保設備安全並預留足夠的安全裕度。為提升維護效率，變頻器還需具備故障診斷和實時警報功能。一旦遭遇故障或參數偏離預設範圍，變頻器會立即發出警報，以便維護人員及時了解問題並採取相應措施，確保系統穩定運行。
在壓鑄機採用變頻調速技術後，實施了嚴謹的檢驗流程，包括對運行狀態的監控以及對電機、油泵等關鍵部件溫度的測量，以確保所有改動均能使設備穩定高效地運行。通過靈活調整加速時間策略，藉助變頻器智能化的 「S」 啟動曲線模式，其支持無限可調速度，適應各種需求的加速周期，從而在保護設備的同時，實現電機啟動階段的平滑過渡，避免了傳統硬啟動可能導致的電流衝擊問題。
壓鑄機完成變頻調速革新後，可通過對比改造前後的電力消耗來評估其節能效益。具體做法是讓變頻器在常規運行模式(非節能)和節能模式下各運行一段時間，記錄下各自初始和最終的電錶讀數。然後利用公式：節電率 =[(非節電狀態用電量 - 節電狀態用電量)÷ 非節電狀態用電量]× 100%，來計算節能效率，進而得出每小時平均節省的電量以及改造實施的成效。以一台 800t 壓鑄機製造 DY100 發動機左曲軸箱體的生產過程為例，單件產品分析，變頻器啟用前，每件產品耗電為 0.3351 度，啟用後降至 0.2299 度，節能率達到 31.39%。按照運行時間計算，先前每小時耗電高達 73.8 度，採用變頻器後降至 50.5 度，節能比例達 31.57%，這充分體現了改造帶來的顯著節能效果。
2025年，變頻調速技術在壓鑄機行業的應用展現出了巨大的潛力和優勢。通過對壓鑄機在變頻調速過程中面臨的衝擊負載、變頻器干擾、低頻區電機運行等問題的深入分析，提出了從機械機構到控制系統的全面優化設計方案。在實際應用實施方面，詳細闡述了變頻器改造方案、容量選擇、安裝環境、接線以及保護功能等關鍵要點。節能分析結果表明，壓鑄機經過變頻調速改造後，不僅設備運行更加穩定高效，電機的電流消耗和溫升顯著下降，而且在節電方面取得了顯著成效，節能率高達 31.39%(單件產品)和 31.57%(按運行時間計算)。這一系列成果不僅為壓鑄機行業的技術升級提供了有力支撐，也為企業降低生產成本、提高市場競爭力提供了切實可行的途徑。未來，隨著技術的不斷發展和完善，變頻調速技術有望在壓鑄機行業得到更廣泛的應用，推動整個行業向更高水平邁進。
更多壓鑄機行業研究分析，詳見中國報告大廳《壓鑄機行業報告匯總》。這裡匯聚海量專業資料，深度剖析各行業發展態勢與趨勢，為您的決策提供堅實依據。
更多詳細的行業數據盡在【資料庫】，涵蓋了宏觀數據、產量數據、進出口數據、價格數據及上市公司財務數據等各類型數據內容。
京公網安備 11010502031895號
