近年來，中國注塑行業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)下取得了長足的發(fā)展。而注塑機(jī)是注塑行業(yè)的主要能耗設(shè)備之一，因此降低注塑機(jī)的能耗成為注塑行業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的推廣，變頻調(diào)速技術(shù)在傳動(dòng)控制和節(jié)能領(lǐng)域已日漸得到廣泛應(yīng)用，尤其在注塑機(jī)(泵類)負(fù)載場(chǎng)合采用變頻控制節(jié)能效果顯著。但在注塑機(jī)上安裝、調(diào)試、使用變頻器時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些比較棘手的故障問題，如何保證變頻器的正常運(yùn)行以及減少變頻器的故障率，已成為我們技術(shù)人員必須面對(duì)的課題。下面結(jié)合筆者多年在注塑機(jī)行業(yè)節(jié)能改造經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勛冾l器在注塑機(jī)行業(yè)應(yīng)用中遇到的常見故障分析與排除。

1 注塑機(jī)節(jié)能工作原理

在介紹故障處理案例時(shí)先簡(jiǎn)單的介紹一下注塑機(jī)變頻節(jié)能原理。在注塑成型的一個(gè)周期中：鎖模→射膠→保壓→加料→冷卻→開?！斸槨×系雀鲃?dòng)作，對(duì)流量和壓力要求是不一樣的，通常射膠和鎖模階段對(duì)流量和壓力需求很大，而在冷卻和取料等階段對(duì)流量和壓力的需求卻很小，注塑機(jī)在變頻改造前，在每個(gè)工作周期內(nèi)油泵的排量基本不變，當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，實(shí)際所需的流量較小，多余的流量通過溢流閥溢流掉，能量損失巨大。

注塑機(jī)用變頻節(jié)能改造后，通過采集注塑機(jī)數(shù)控系統(tǒng)比例壓力和比例流量信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整變頻器對(duì)應(yīng)各個(gè)動(dòng)作的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以使油泵輸出的流量和壓力剛好能滿足成型機(jī)系統(tǒng)工作需要，在非動(dòng)作狀態(tài)時(shí)(主要是冷卻狀態(tài)等)讓電機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣在很大程度上減少注塑成型機(jī)的能耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。

2 故障分析與排除

2.1 案例一——故障信息：注塑機(jī)鎖模死機(jī)

(1)案例簡(jiǎn)介：珠海某塑膠電子有限公司注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目;設(shè)備名稱：海天機(jī)械250t定量泵;電機(jī)功率：22kw;額定電流：42a;注塑產(chǎn)品：喇叭支架。

(2)故障現(xiàn)象：變頻器安裝調(diào)試完后，啟動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)鎖不了模而死機(jī)的現(xiàn)象，變頻器操作面板也沒有顯示故障信息?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員還反映注塑機(jī)在鎖模時(shí)變頻器已設(shè)定最大頻率50hz運(yùn)行，但還是鎖不了模，注塑機(jī)在工頻運(yùn)行下鎖模正常。

(3)故障分析：到現(xiàn)場(chǎng)聽廠家技術(shù)員講解說：“該注塑機(jī)成型的產(chǎn)品是大功率喇叭支架，成型時(shí)設(shè)置的比例壓力比一般的模具要高很多，在工頻下運(yùn)行一天偶爾也會(huì)有一兩次鎖不了模。”聽完技術(shù)員的這些話，可見排除故障不在注塑機(jī)本身，可以從變頻器側(cè)入手，拿萬用表測(cè)量變頻器輸入電壓350v左右，輸出電壓也才360v左右，可以確認(rèn)是該廠的電網(wǎng)電壓偏低而引起的故障。

有的人可能會(huì)想，變頻運(yùn)行到50hz頻率怎么就開不了模呢?工頻50hz頻率怎么就能開模呢?經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，在負(fù)載、工況不變的條件下，使用工頻50hz電源與變頻50hz電源向電機(jī)供電，消耗的功率是不同的，使用變頻后相同的50hz頻率，所提供的功率小于工頻電源提供的功率(約小于10%)，因此會(huì)出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，這也是實(shí)踐的結(jié)論。

(4)故障排除：針對(duì)以上故障信息，我們應(yīng)該想到變頻器里面的兩個(gè)參數(shù)“最大輸出電壓和最大輸出頻率”，把這兩個(gè)參數(shù)中的任一個(gè)提高到合理值即可，比如把最大輸出電壓由380v修改成400v或最大輸出頻率由50hz修改成55hz，都可以解決這個(gè)鎖模問題。因?yàn)檩斎腚妷何覀兪遣荒芨淖兊?，但我們可以通過增加變頻器的輸出頻率和輸出電壓來保證設(shè)備正常運(yùn)行。切記兩個(gè)參數(shù)都不要設(shè)置過大，能保證設(shè)備正常運(yùn)行就可以了，設(shè)置過大會(huì)對(duì)電機(jī)不利。

2.2 案例二——故障信息：變頻器偶爾報(bào)“模擬量輸入異常故障”

(1)案例簡(jiǎn)介：深圳某實(shí)業(yè)有限公司注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目。設(shè)備名稱：東華機(jī)械150t定量泵;電機(jī)功率：15kw;額定電流：29.6a;注塑產(chǎn)品：奶嘴。

(2)故障現(xiàn)象：用戶反映：“變頻器安裝好運(yùn)行一段時(shí)間很穩(wěn)定，由于生產(chǎn)需要更換了另一套模具，這時(shí)變頻器工作一段時(shí)間后就會(huì)報(bào)“模擬量輸入異常故障”而停機(jī)，按變頻器故障復(fù)位按鈕后又能正常運(yùn)行，過了一段時(shí)間后又報(bào)同樣的故障，把變頻器轉(zhuǎn)換到工頻運(yùn)行正常。

(3)故障分析：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)變頻器報(bào)模擬量輸入異常故障一般產(chǎn)生的故障原因有以下三種：模擬輸入信號(hào)被干擾;模擬輸入電路異常;模擬輸入電壓/電流過高。

到現(xiàn)場(chǎng)觀察注塑機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)置都在允許范圍內(nèi)，修改變頻器參數(shù)也沒有改善。由于變頻器已經(jīng)做了抗干擾處理暫時(shí)排除第一種故障原因，變頻器能正常接收模擬量信號(hào)也排除第二種故障原因，最后就剩下第三種故障原因，此注塑機(jī)的比壓/比流反饋信號(hào)是0～1a的電流信號(hào)，把萬用表轉(zhuǎn)換到電流檔測(cè)量注塑機(jī)比例流量和比例壓力信號(hào)，測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)注塑機(jī)在高壓鎖模和射膠時(shí)電流達(dá)到1.2a左右，超出了變頻器上注塑機(jī)控制卡的電流檢查范圍，才會(huì)報(bào)模擬量輸入異常故障。主要原因是該注塑機(jī)使用十幾年了，設(shè)備上的控制系統(tǒng)已經(jīng)老化，造成設(shè)定參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的誤差變化大。

(4)故障排除：變頻器上的注塑機(jī)控制卡可以通過跳線選擇電流輸入范圍0～2a、0～1a。把短接塊插到0～2a電流檔，重新修改變頻器參數(shù)即可。

(5)故障對(duì)策：針對(duì)這起故障問題，在些建議用戶在選用變頻器時(shí)，采用雙通道信號(hào)隔離注塑機(jī)控制器，原因是抗干擾性強(qiáng);要求提供2路獨(dú)立的0～10v、0～24v、0～2a、0～1a輸入端子，方便在注塑機(jī)上取各種反饋信號(hào)。

2.3 案例三——故障信息：漏電斷路器跳閘

(1)案例簡(jiǎn)介：深圳某塑膠五金有限公司注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目;設(shè)備名稱：博創(chuàng)機(jī)械280t定量泵;電機(jī)功率：30kw;額定電流：58a;注塑產(chǎn)品：充電器外殼。

(2)故障現(xiàn)象：在變頻器正常投入啟動(dòng)運(yùn)行后，注塑機(jī)主回路控制柜的漏電斷路器跳閘。在不帶電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，設(shè)備運(yùn)行正常;但接上電機(jī)后，漏電斷路器一瞬間就跳閘。

(3)故障分析：打開注塑機(jī)主回路控制柜，發(fā)現(xiàn)用戶把總電源開關(guān)的斷路器，更換成漏電斷路器。為什么漏電斷路器在使用變頻器時(shí)容易跳閘呢?原因是由于變頻器運(yùn)行時(shí)輸出電壓中含有高次諧波分量，從而使電動(dòng)機(jī)繞組與外殼之間、以及導(dǎo)線對(duì)地之間產(chǎn)生寄生電容，這些寄生電容通過導(dǎo)線與地、機(jī)殼與地構(gòu)成漏電電流通路，如圖1所示;變頻器輸出側(cè)的漏電流大約為工頻操作時(shí)的3倍多，外加電動(dòng)機(jī)等漏電流，當(dāng)這個(gè)漏電流大于漏電斷路器的整定電流值時(shí)，漏電斷路器就會(huì)跳閘。

(4)故障排除：遇到上述故障時(shí)，應(yīng)采取如下方法與對(duì)策，故障可以得到有效排除：

使用專為高諧波/浪涌的漏電流而設(shè)計(jì)的漏電斷路器，漏電斷路器的動(dòng)作電流應(yīng)該大于工頻工作時(shí)漏電流的5倍以上;

漏電斷路器應(yīng)設(shè)于變頻器的輸入側(cè)，至于空開之后較為合適;

采取降低變頻器載波頻率的方式，減少寄生電容造成的對(duì)地漏電流的影響;

采用在變頻器輸入側(cè)加裝隔離變壓器的方法隔離漏電流;

有必要時(shí)最好在變頻器輸入/輸出端加裝電抗器來抑制，無非就是增加成本。

2.4 案例四——故障信息：干擾加熱系統(tǒng)的溫度

(1)案例簡(jiǎn)介：珠海某電器有限公司注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目;設(shè)備名稱：華大機(jī)械190t定量泵;電機(jī)功率：18.5kw;額定電流：36a;注塑產(chǎn)品：觸摸屏用的鏡面。

(2)故障現(xiàn)象：變頻器投入使用后干擾注塑機(jī)加熱系統(tǒng)，使注塑機(jī)系統(tǒng)報(bào)警而不能正常運(yùn)行，注塑機(jī)上幾個(gè)溫區(qū)的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度有幾十度甚至上百度的誤差變化(正常的誤差是0～8℃)。

(3)故障分析：注塑機(jī)變頻節(jié)能改造中常遇見的問題就是改造后干擾注塑機(jī)不能正常運(yùn)行，注塑機(jī)加熱系統(tǒng)一般采用熱電偶檢測(cè)溫度，這種檢測(cè)元件容易受變頻器輸出高次諧波干擾，從而造成注塑機(jī)溫度顯示和控制不準(zhǔn)確。

(4)故障對(duì)策：可以從以下幾方面來抑制干擾：

盡量縮短變頻器與注塑機(jī)電動(dòng)機(jī)之間的連線，動(dòng)力線用金屬軟管套裝;

在變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)加裝磁環(huán)，降低變頻器的載波頻率;

把注塑機(jī)的電源地與電機(jī)外殼地必須可靠接入變頻器的接地端子;

給注塑機(jī)內(nèi)部溫控電偶供電電源加阻容濾波電路;

給注塑機(jī)加熱系統(tǒng)的溫控電偶供電電源線加裝在環(huán)形強(qiáng)力磁鐵，電源線在強(qiáng)力磁鐵上一起朝同一方向纏繞3～5圈即可。這是一種比較實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的解決方法，有的同行可能沒有見過強(qiáng)力磁鐵，請(qǐng)看下圖2所示(標(biāo)準(zhǔn)值：外徑25mm，內(nèi)徑10mm)。

(5)故障排除：第一種至第四種的方法都一一嘗試過，故障現(xiàn)象有一定的改善，但注塑機(jī)上的溫度變化還是偏大。當(dāng)采用第五種方法后故障現(xiàn)象得到了明顯的改善，加熱系統(tǒng)上的溫度變化基本與工頻運(yùn)行下一樣。

2.5 案例五——故障信息：托模動(dòng)作時(shí)死機(jī)

(1)案例簡(jiǎn)介：佛山某實(shí)業(yè)有限公司注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目;設(shè)備名稱：三菱機(jī)械280t變量泵;電機(jī)功率：30kw;額定電流：59a;成型產(chǎn)品：茶杯上用的旋蓋。

(2)故障現(xiàn)象：用戶反映注塑機(jī)用變頻節(jié)能改造后，安裝其它模具注塑產(chǎn)品時(shí)運(yùn)行正常，但安裝做旋蓋的模具時(shí)，注塑機(jī)在托模(也稱頂鐘)動(dòng)作時(shí)死機(jī)，變頻器上沒有顯示故障信息，用戶把變頻器的頻率給到最大還是死機(jī)，把變頻器轉(zhuǎn)換到工頻運(yùn)行正常。

(3)故障分析：現(xiàn)場(chǎng)觀察注塑機(jī)在變頻下的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變頻器在注塑機(jī)開模動(dòng)作時(shí)運(yùn)行頻率在40hz以上，到托模時(shí)就只有幾赫茲運(yùn)行，故障應(yīng)該就出在這里。經(jīng)過與注塑機(jī)維修人員的技術(shù)交流，從他口中得知：“做這個(gè)旋蓋制品的模具是帶有螺紋的，這要用到注塑機(jī)上的絞牙功能如下圖3所示，要想取出制品必須通過絞牙旋轉(zhuǎn)的方式，在整個(gè)注塑成型工序中絞牙的動(dòng)作和頂針動(dòng)作發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)差不多;而絞牙功能是通過一個(gè)獨(dú)立的電磁閥控制，而這個(gè)電磁閥是不受注塑機(jī)主信號(hào)的控制。”分析到這里應(yīng)該明白故障的原因了。

(4)故障排除：在故障分析里面我們提到絞牙功能的動(dòng)作是由一個(gè)獨(dú)立的電磁閥(dc24v)控制，我們只要在這個(gè)電磁閥上并一個(gè)直流繼電器，然后從直流繼電器上取一個(gè)常開信號(hào)到變頻器多功能輸入端子做一個(gè)多段速控制，由于絞牙功能用到的壓力很大，現(xiàn)場(chǎng)嘗試把變頻器多段速頻率設(shè)定為45hz都不能成功，設(shè)定為50hz頻率后，才能保證注塑機(jī)正常生產(chǎn)。

2.6 案例六——故障信息：射膠動(dòng)作時(shí)螺桿振動(dòng)

(1)案例簡(jiǎn)介：西安市某塑料水管廠注塑機(jī)變頻節(jié)能改造項(xiàng)目;設(shè)備名稱：樺欽機(jī)械210t定量泵;電機(jī)功率：22kw;額定電流：42.8a;成型產(chǎn)品：pvc水管接頭。

(2)故障現(xiàn)象：代理商技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試好變頻器后，在變頻下啟動(dòng)注塑機(jī)電機(jī)開始生產(chǎn)，注塑機(jī)在射膠時(shí)螺桿(如圖3所示)振動(dòng)聲很大，但注塑機(jī)沒有死機(jī)變頻器也沒有報(bào)故障，可是影響注塑機(jī)的正常生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員嘗試了很多方法還是解決不了故障問題，最后請(qǐng)求技術(shù)支持。

(3)故障分析：到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，先把注塑機(jī)轉(zhuǎn)換到工頻運(yùn)行正常，再把注塑機(jī)轉(zhuǎn)換到變頻下運(yùn)行，觀察注塑機(jī)在射膠剛開始時(shí)還穩(wěn)定，射膠快完成時(shí)螺桿振動(dòng)發(fā)出的聲音很刺耳，感覺變頻器拖動(dòng)電機(jī)很無力，后來把變頻器頻率給定增大到50hz故障依然如此;后來查看注塑機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)置發(fā)現(xiàn)射膠設(shè)定的動(dòng)作時(shí)間為5s，第三段射膠設(shè)定的最大壓力為130dar、最大速度為85%，在注塑機(jī)應(yīng)用中設(shè)置這么高的參數(shù)很少見，后詢問該廠技術(shù)人員，才得知這種注塑制品pvc塑料管材是聚氯乙烯材料，這種材料注塑成型產(chǎn)品時(shí)要求的壓力都很大。了解后心里大概有個(gè)低了，拿著鉗形電流表測(cè)量電機(jī)運(yùn)行電流嚇一跳，注塑機(jī)在射膠時(shí)的運(yùn)行電流達(dá)到了80多安培，就是說電機(jī)過載到了200%，而且還要持續(xù)好幾秒鐘，這也難怪在變頻運(yùn)行下螺桿振動(dòng)。

(4)故障原因：就是因?yàn)樽冾l器在射膠動(dòng)作時(shí)已進(jìn)入電流限幅工作狀態(tài)，變頻器在運(yùn)行過程中，由于射膠時(shí)負(fù)載太重，變頻器輸出電流會(huì)超過其限幅水平值，變頻器會(huì)自動(dòng)降低輸出頻率，當(dāng)變頻器輸出電流小于電流限幅水平值時(shí)，就按正常的輸入指令運(yùn)行。

(5)故障對(duì)策：由于此注塑機(jī)選用變頻器時(shí)是按標(biāo)準(zhǔn)配置的，22kw變頻器額定電流為45a，過載能力200%的額定負(fù)載條件下只能連續(xù)工作1s。注塑機(jī)電機(jī)在射膠動(dòng)作時(shí)工作電流已達(dá)到80多安培，這是典型的小馬拉大車現(xiàn)象，變頻器肯定經(jīng)不起折騰，建議放大一個(gè)功率等級(jí)使用。

3 結(jié)束語

注塑機(jī)變頻節(jié)能改造看似比較簡(jiǎn)單，其實(shí)真要做起來個(gè)中的酸甜苦辣也夠讓每一位工程技術(shù)人員受的。隨著變頻調(diào)速技術(shù)在注塑機(jī)上的不斷推廣，以后在注塑機(jī)上做變頻節(jié)能改造時(shí)，一定會(huì)遇到不少故障問題，這時(shí)就是考驗(yàn)我們每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)故障分析能力，故障處理能力和豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

以上是本人在注塑機(jī)節(jié)能改造中遇到的一些故障處理經(jīng)驗(yàn)和心得。希望上述工作對(duì)于從事變頻節(jié)能改造的同行們?cè)谝院蟮脑O(shè)計(jì)應(yīng)用工作中能有所參考和借鑒。