一種陶瓷壓機節能裝置的製作方法
2023-05-24 04:39:06 1
本實用新型涉及陶瓷機械技術領域，尤其涉及一種陶瓷壓機節能裝置。
背景技術：
在國家鼓勵和推動實施節能減排的背景下，各行各業均逐漸地深入改進生產設備，以實現環保、節能、減排放的目標。
自動液壓壓磚機是機、電、液、氣一體化、高技術、高精度的現代化全自動設備，專門用於陶瓷牆地磚生產過程中的粉料壓製成型。它由主機部分、液壓部分、電氣控制部分、布料裝置、翻坯輸送裝置等組成，採用液壓傳動，可編程控制器實現控制功能。自動液壓壓磚機在自動循環中，動作歸納如下：推坯布料（模具一次下降）—模具二次下降—橫梁快下—橫梁慢下—慣性加壓—低壓加壓—排氣—二次加壓—排氣—泵壓—增壓加壓—保壓—卸壓— 開模（模具上升）—橫梁快上—橫梁慢上。自動循環過程中，要求每個動作都在很短的時間內完成，因而液壓系統的設計要滿足動作響應快，工作穩定，重複精度高的要求，電氣控制系統也要適應液壓系統，要求控制靈敏，反應速度快。
現有的自動液壓壓磚機往往通過以下方案實現節能優化：
（1）定量泵改變量泵方案。將原有定量泵改為變量泵以後，通過斜盤改變了泵輸出流量的大小，減小油泵的輸出功率，節能率能達到15%左右。但是，因變量泵自身結構原因，整機生產中動作響應慢，對產品的生產精度控制不夠高，且變量泵結構複雜，對液壓油要求高，後期維護成本大。
（2）變頻器驅動三相異步電機方案。國內有少數節能公司通過加裝變頻器驅動三相異步電機，在壓機壓制時變頻器輸出高速，在壓制結束後變頻器輸出低速，儘可能減少溢流，通過現場運行情況來看，收到一定的效果，節電率可達到18%左右；但是，三相異步電機動態響應很慢，同時，為了使變頻器在頻繁的高低速切換時不報過載和過流故障，需將變頻器容量增大，導致硬體成本增加，所以用變頻器進行改造也不是一種理想的方法。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題在於，提供一種結構簡單、操作方便的陶瓷壓機節能裝置，可以更好地提高液壓裝置的控制精度，從而實現顯著的節能效果。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種陶瓷壓機節能裝置，包括陶瓷壓磚機、伺服驅動器、永磁同步電機及液壓裝置，所述伺服驅動器、永磁同步電機及液壓裝置依次連接並分別固定於所述陶瓷壓磚機上；所述伺服驅動器用於驅動永磁同步電機轉動，所述永磁同步電機用於驅動液壓裝置，所述液壓裝置內設有主泵且所述主泵用於驅動陶瓷壓磚機工作，所述伺服驅動器、永磁同步電機及主泵構成雙閉環節能液壓伺服控制裝置；所述伺服驅動器包括PID調節器、數模轉換器、執行器、傳感設備及模數轉換器，所述PID調節器、數模轉換器、執行器、傳感設備及模數轉換器依次相連構成雙閉環迴路。
作為上述方案的改進，所述PID調節器包括PID運算器及控制器。
作為上述方案的改進，所述控制器為32位高速數位訊號處理器。
作為上述方案的改進，所述傳感設備為傳感器或變送器。
作為上述方案的改進，所述傳感器包括速度傳感器及壓力傳感器；所述速度傳感器設於所述永磁同步電機上，所述PID調節器、數模轉換器、執行器、壓力傳感器及模數轉換器依次相連構成壓力閉環迴路；所述壓力傳感器設於所述主泵的壓力出口上，所述PID調節器、數模轉換器、執行器、速度傳感器及模數轉換器依次相連構成流量閉環迴路。
作為上述方案的改進，所述伺服驅動器還包括直流電抗器。
作為上述方案的改進，所述主泵為柱塞泵。
實施本實用新型的有益效果在於：
本實用新型陶瓷壓機節能裝置包括陶瓷壓磚機、伺服驅動器、永磁同步電機及液壓裝置，其中，伺服驅動器、永磁同步電機及液壓裝置的主泵相結合，構成的雙閉環節能液壓伺服控制裝置，可使永磁同步電機的轉速與主泵的流量和壓力比相匹配，真正實現了按需供油，沒有溢流損耗，系統效率高，同時，降低了油溫，降低設備維護成本，大大延長設備的使用壽命。
本實用新型陶瓷壓機節能裝置中的伺服驅動器包括PID調節器、數模轉換器、執行器、傳感設備及模數轉換器。其中，所述PID調節器、數模轉換器、執行器、壓力傳感器及模數轉換器依次相連構成壓力閉環迴路；所述PID調節器、數模轉換器、執行器、速度傳感器及模數轉換器依次相連構成流量閉環迴路。因此，通過壓力閉環迴路及流量閉環迴路可根據所需的壓力和流量，實現精準、快速的控制，改變生產過程中布料、低壓壓制、保壓等過程中永磁同步電機的轉速，從而減少油的溢流，降低油溫，減小能耗，更好地實現顯著的節能效果。
附圖說明
圖1是本實用新型陶瓷壓機節能裝置的結構示意圖；
圖2是本實用新型中伺服驅動器的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。僅此聲明，本發明在文中出現或即將出現的上、下、左、右、前、後、內、外等方位用詞，僅以本發明的附圖為基準，其並不是對本發明的具體限定。
參見圖1，圖1顯示了本實用新型陶瓷壓機節能裝置100的具體結構，其包括陶瓷壓磚機1、伺服驅動器2、永磁同步電機3及液壓裝置4，所述伺服驅動器2、永磁同步電機3及液壓裝置4依次連接並分別固定於所述陶瓷壓磚機1上；其中，所述伺服驅動器2用於驅動永磁同步電機3轉動，所述永磁同步電機3用於驅動液壓裝置4，所述液壓裝置4內設有主泵且所述主泵用於驅動陶瓷壓磚機1工作，所述伺服驅動器2、永磁同步電機3及主泵構成雙閉環節能液壓伺服控制裝置。所述主泵優選為柱塞泵，額定壓力高、結構緊湊、效率高，流量調節方便。
需要說明的是，本實用新型中引入永磁同步電機3，結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高；和直流電機相比，永磁同步電機3沒有直流電機的換向器和電刷等缺點；和異步電動機相比，永磁同步電機3由於不需要無功勵磁電流，因而效率高，功率因數高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉子參數可測、控制性能好；永磁同步電機3還能夠實現高精度、高動態性能、大範圍的調速或定位控制。本實用新型通過伺服驅動器2、永磁同步電機3及液壓裝置4（柱塞泵）的有效結合，構成雙閉環（壓力、速度）節能液壓伺服控制裝置，使永磁同步電機3的轉速與柱塞泵的流量和壓力比相匹配，真正實現了按需供油，沒有溢流損耗，系統效率高，同時，降低了油溫，降低設備維護成本，大大延長設備的使用壽命。
如圖2所示，所述伺服驅動器2包括PID調節器21、數模轉換器22、執行器23、傳感設備24及模數轉換器25，所述PID調節器21、數模轉換器22、執行器23、傳感設備24及模數轉換器25依次相連構成雙閉環迴路。具體地，所述PID調節器21包括PID運算器211及控制器212，所述控制器212優選為32位高速數位訊號處理器，性能卓越。
需要說明的是，伺服驅動器2的工作原理如下：傳感設備24實時檢測模擬被控變量，模數轉換器25將模擬被控變量轉換為數字被控變量，PID調節器21中的PID運算器211將數字被控變量與給定值進行比較，得到偏差值，PID調節器21中的控制器212調節數字操作變量，以使偏差趨近於零，數模轉換器22將數字操作變量轉換為模擬操作變量，最後輸出的模擬操作變量通過執行器23作用於過程，實現永磁同步電機3的有效驅動。
另外，所述傳感設備24為傳感器或變送器，通過傳感器或變送器可實時檢測被控變量。
需要說明的是，所述傳感器包括速度傳感器及壓力傳感器。其中，所述速度傳感器設於所述永磁同步電機3上，所述PID調節器21、數模轉換器22、執行器23、壓力傳感器及模數轉換器25依次相連構成壓力閉環迴路；所述壓力傳感器設於所述主泵的壓力出口上，所述PID調節器21、數模轉換器22、執行器23、速度傳感器及模數轉換器25依次相連構成流量閉環迴路。因此，通過壓力閉環迴路及流量閉環迴路可根據所需的壓力和流量，實現精準、快速的控制，具體地，通過本實用新型中的伺服驅動器2可保證響應時間為20ms，壓力波動範圍為±0.5bar，啟動轉矩:0Hz /180%，穩速精度:±0.02%，轉矩控制精度:±5%。
進一步，所述伺服驅動器2還包括直流電抗器，可進一步提高伺服驅動器2的可靠性，降低故障率，具有缺相、短路、過熱檢測等多種保護方式。
下面結合具體的數據對本實用新型作進一步的詳細描述。
根據經驗，對於使用變量泵的壓機，平均節能率可達20%左右，以1臺90KW壓機，負載率為80%，年生產時間為5000小時，平均電價0.7元/kW.h的陶瓷壓機為例，其節電經濟效益分析如下：年節電量=90×0.8×20%×5000=72000（kW.h）；年節省電費=72000×0.7=50400元；因此，一臺90KW壓機伺服系統投資費用約14.5萬元，項目投資回收期=14.5×10000÷50400=2.88年。
與現有技術相比，本實用新型陶瓷壓機節能裝置100通過伺服改造後，以節省電費計投資回收期為2.88年，而永磁同步電機3的壽命在十年以上，因此，本實用新型的經濟效益是非常明顯的。
由上可知，本實用新型通過由伺服驅動器2、永磁同步電機3及主泵所構成的雙閉環節能液壓伺服控制裝置可以更好地提高液壓裝置4的控制精度，改變生產過程中布料、低壓壓制、保壓等過程中永磁同步電機3的轉速，以控制主泵的流量和各階段的系統壓力，從而減少油的溢流，降低油溫，減小能耗，更好地實現顯著的節能效果。
以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍。