近年來，中國注塑行業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動下取得了長足的發(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)品競爭力的有效途徑。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。在注塑成型的一個周期中：鎖模→射膠→保壓→加料→冷卻→開模→頂針→取料等各動作，對流量和壓力要求是不一樣的，通常射膠和鎖模階段對流量和壓力需求很大，而在冷卻和取料等階段對流量和壓力的需求卻很小，注塑機(jī)在變頻改造前，在每個工作周期內(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，自動調(diào)整變頻器對應(yīng)各個動作的電機(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。現(xiàn)場技術(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)場實(shí)測，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：針對以上故障信息，我們應(yīng)該想到變頻器里面的兩個參數(shù)“最大輸出電壓和最大輸出頻率”，把這兩個參數(shù)中的任一個提高到合理值即可，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，都可以解決這個鎖模問題。因?yàn)檩斎腚妷何覀兪遣荒芨淖兊模覀兛梢酝ㄟ^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)置過大會對電機(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/比流反饋信號是0～1a的電流信號，把萬用表轉(zhuǎn)換到電流檔測量注塑機(jī)比例流量和比例壓力信號，測量結(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)故障對策：針對這起故障問題，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。

2.3 案例三——故障信息：漏電斷路器跳閘

(1)案例簡介：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，從而使電動機(jī)繞組與外殼之間、以及導(dǎo)線對地之間產(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，外加電動機(jī)等漏電流，當(dāng)這個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溫度，這種檢測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)電動機(jī)之間的連線，動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：托模動作時(shí)死機(jī)

(1)案例簡介：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，在整個注塑成型工序中絞牙的動作和頂針動作發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)差不多;而絞牙功能是通過一個獨(dú)立的電磁閥控制，而這個電磁閥是不受注塑機(jī)主信號的控制。”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作是由一個獨(dú)立的電磁閥(dc24v)控制，我們只要在這個電磁閥上并一個直流繼電器，然后從直流繼電器上取一個常開信號到變頻器多功能輸入端子做一個多段速控制，由于絞牙功能用到的壓力很大，現(xiàn)場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：射膠動作時(shí)螺桿振動

(1)案例簡介：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)場安裝、調(diào)試好變頻器后，在變頻下啟動注塑機(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)。現(xiàn)場技術(shù)人員嘗試了很多方法還是解決不了故障問題，最后請求技術(shù)支持。

(3)故障分析：到達(dá)現(xiàn)場后，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)螺桿振動發(fā)出的聲音很刺耳，感覺變頻器拖動電機(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低了，拿著鉗形電流表測量電機(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。

(4)故障原因：就是因?yàn)樽冾l器在射膠動作時(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，變頻器輸出電流會超過其限幅水平值，變頻器會自動降低輸出頻率，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，建議放大一個功率等級使用。

3 結(jié)束語

注塑機(jī)變頻節(jié)能改造看似比較簡單，其實(shí)真要做起來個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)，一定會遇到不少故障問題，這時(shí)就是考驗(yàn)我們每一個現(xiàn)場技術(shù)人員現(xiàn)場故障分析能力，故障處理能力和豐富的現(xiàn)場實(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。希望上述工作對于從事變頻節(jié)能改造的同行們在以后的設(shè)計(jì)應(yīng)用工作中能有所參考和借鑒。