СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ ИЛИ ПОВЫШЕНИЕМ СКОРОСТИ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR CONTROL OVER ENERGY SAVING OR INCREASE OF VELOCITY FOR HYDRAULIC MACHINE (VERSIONS)

1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гидравлической машине, в частности к программе управления пневматическими и гидравлическими машинами в целях энергосбережения или регулирования повышения скорости.
2. Описание родственных прототипов
Гидравлические машины являются наиболее широко распространенными производственными машинами в современной промышленности, включая, например, машины для литья под давлением с устройством эжектирования, станки, кузнечно-прессовые машины, трамбовочные машины, различные специализированные машин и т.д. В процессе эксплуатации гидравлические машины различных типов потребляют огромное количество электроэнергии.
В зависимости от различных режимов работы и параметров регулирования во время работы существует необходимость в различных уровнях давления и различном количестве потребляемой электрической энергии, что приводит к существенным изменениям энергопотребления, которое в некоторых случаях может различаться более чем в 10 раз и выше. Таким образом, энергосбережение представляет собой большую проблему для производителей гидравлических машин. Многие производители предпринимают попытки по достижению энергосбережения на основе различного применения основополагающих гидравлических принципов, включая, например, последние усовершенствования в области повышения высокого давления по отношению к низкому давлению, гидравлические системы масляных насосов, гидравлические машины, оснащенные насосами с изменяемым объемом, многосвязные насосные гидравлические системы, гидравлические машины с различной площадью и т.д. В настоящее время ряд производителей также устанавливает непосредственно на гидравлической машине преобразователь частоты с целью непосредственного регулирования скорости вращения двигателя для энергосбережения.
Тем не менее, вышеперечисленные известные усовершенствования все же обладают рядом недостатков.
1. Известные гидравлические машины конструируются исключительно в целях достижения максимального энергосбережения. То есть в тех случаях, когда требования по величине расхода равны нулю или являются исключительно низкими, скорость вращения двигателя соответственно регулируется преобразователем частоты и равняется нулю или имеет минимальное значение при различных режимах работы или оперативного регулирования. Тем не менее, каждый элемент или деталь различных гидравлических машин имеют свои собственные характеристики: при остановке двигателя или при его исключительно медленном вращении соответствующая величина расхода также является низкой, что оказывает негативное влияние на гидравлические машины.
Точнее говоря, исключительно медленное вращение масляного насоса, ввиду регулирования работы двигателя с помощью частотного преобразователя, воздействует на работу отдельных электроприборов и деталей гидравлической машины, кроме того, импульс давления также варьируется в зависимости от величины расхода, в результате чего возникает пульсирующее давление, которое, в свою очередь, снижает качество произведенной продукции.
2. При исключительно широком диапазоне изменения давления и величины расхода при различных режимах работы или оперативного регулирования преобразователю частоты все сложнее эффективно регулировать работу двигателя при повышении скорости вращения от исключительно низкой до исключительно высокой скорости вращения или при снижении скорости вращения от исключительно высокой до исключительно низкой. Более того, серьезную проблему вызывает стабильность при производстве, а также рабочие характеристики отдельных устройств и деталей гидравлических машин.
В случае с литьевыми машинами, оснащенными эжектором
(1) Величина расхода литьевой машины с эжектором в режиме охлаждения может достигать нуля. При необходимости запуска масляного насоса в соответствии с режимами проведения литья после охлаждения расход масляного насоса может достигнуть значения 50% (в течение практически всего времени работы); резкий скачок величины расхода от нуля до 50% (или 90%) приводит к мгновенному повышению скорости вращения и давления.
(2) При низкоскоростном эжектировании скорость может составлять 10%, в то время как высокая скорость может составлять 80%; при высокоскоростном эжектировании скорость может достигать 80%, в то время как низкая скорость может составлять всего лишь 15%.
(3) Скорость может составлять 90% при высокоскоростном смыкании формы, и она падает всего лишь до 20% при низкоскоростном смыкании формы. Аналогичным образом, скорость может составлять только 20% при низкоскоростном размыкании формы и повышаться до 90% при высокоскоростном размыкании формы.
3. Большинство производителей гидравлических машин не придают большого значения тому, чтобы преобразователь частоты имел адаптируемую выходную частоту для настраивания к требованиям по различному расходу или различному давлению гидравлических машин в процессе их работы с целью обеспечения наиболее оптимального значения расхода. Например, во время работы при низком давлении скорость потока фактически может быть увеличена с целью сокращения времени циклов формования.
4. В существующих гидравлических машинах учитываются только пределы номинального допустимого давления, при этом не учитывается максимальное рабочее давление в процессе реальной работы. В результате этого при достижении двигателем своей максимальной мощности и при стабильном давлении масляного насоса невозможно повысить значение расхода с целью соответствия требованиям рабочих режимов; вследствие этого существует возможность только увеличения мощности двигателей и масляных насосов для соответствия требованиям режимов работы.
5. С целью соответствия требованиям условий оперативного регулирования и процессов в ходе работы существует необходимость в согласованности функционирования двух или нескольких гидравлических машин. Тем не менее, существует только один контроллер для гидравлической машины. Когда разница в скорости между двумя гидравлическими машинами является исключительно высокой и не позволяет преобразователю эффективно координировать работу нескольких гидравлических машин, происходят простои в работе и замедление реакции, что, в свою очередь, приводит к производству бракованной продукции и увеличению производственного цикла.
Например, в CN Pat. No. 2555528 приведено описание сложного устройства управления, регулирующего частоту вращения частотного преобразователя, в то время как частотный преобразователь регулирует работу двигателя и электрического гидравлического контрольного клапана, т.е. частотный преобразователь регулирует скорость вращения масляного насоса для получения выходных значений расхода (масляного насоса), адаптируясь к компоновке узлов устройства. Кроме того, в сложном устройстве управления дополнительно устанавливают устройство регулирования потребления электроэнергии с целью повышения времени реакции и, следовательно, сбережения максимального количества электроэнергии путем сокращения времени простоя.
В CN Pat. 2,555,528 минимальная рабочая частота определена на основе различных режимов давления. Способ управления работой частотного преобразователя заключается в следующем:
(i) в тех случаях, когда предполагаемая (или заданная) выходная частота частотного преобразователя равна или выше минимальной рабочей частоты частотного преобразователя, фактическая выходная частота частотного преобразователя задается до значения частоты, рассчитанной, исходя из значений расхода; аналогичным образом,
(ii) в тех случаях, когда предполагаемая (или заданная) выходная частота частотного преобразователя ниже минимальной рабочей частоты частотного преобразователя, фактическая выходная частота частотного преобразователя также регулируется до значения минимальной рабочей,
(iii) в тех случаях, когда требования по расходу составляют нуль, выходная частота частотного преобразователя будет составлять нуль.
Способ управления работой клапана регулировки давления заключается в следующем:
(i) при ускорении, когда выходное значение расхода масляного насоса равно или менее 0,95 от требуемого значения расхода гидравлической машины, выходной ток электрического гидравлического клапана управления устанавливают на максимальное значение тока управления;
(ii) когда выходное значение расхода масляного насоса равно или превышает 0,95 от требуемого значения расхода, и при этом, когда требуемое значение расхода гидравлической машины не равно нулю, входной ток электрического гидравлического клапана управления задают таким образом, чтобы его значение составляло значение требуемого входного тока по отношению к его мертвой зоне тока.
(iii) когда требуемое значение расхода гидравлической машины равно нулю, входной ток электрического гидравлического клапана управления устанавливают на нулевом значении.
Тем не менее, в вышеупомянутом CN Pat. No. 2,555,528 содержатся следующие недостатки:
(i) минимальная рабочая частота частотного преобразователя ограничена различными режимами давления при установке как таковой; кроме того, значения расхода гидравлической машины также ограничены установкой либо регулируемыми устройствами, как например электрического гидравлического клапана управления. Другими словами, не учитывается воздействие конкретных характеристик отдельных устройств при установке, которые могли бы негативно повлиять на стабильность качества продукции при изготовлении. Таким образом, ввиду недостаточного учета конкретных характеристик отдельных устройств также невозможно достичь оптимальной работы отдельных устройств.
Как указывалось выше, ограниченная минимальная рабочая частота частотного преобразователя ввиду различного потребного давления, мертвая зона тока и максимальный входной ток гидравлического клапана управления в CN pat. No. 2,555,528 являются всего лишь требованиями установленных устройств, при этом не принимается во внимание воздействие конкретных характеристик отдельных устройств на установку. Недостаток, связанный с CN pat. No. 2,555,528, заключается, например, в том, что, когда значение расхода, требуемое установленным устройством, составляет нуль, как значение выходной частоты частотного преобразователя, так и входного тока электрического гидравлического клапана управления устанавливают на нуль, что может негативно воздействовать на другие устройства и, следовательно, оказать влияние на стабильность выхода. Короче говоря, значение расхода насоса составляет нуль при требуемом охлаждении и управлении литьевой машиной, и, следовательно, выходная частота F частотного преобразователя равна нулю, и сила тока I электрического гидравлического клапана управления равна нулю. Тем не менее, после стадии эжектирования значение расхода Q насоса составляет нуль, и запас давления предположительно является максимально энергосберегающим в теории. На практике всегда существуют ограничения минимальной скорости вращения масляного насоса. Например, минимальная скорость вращения кольцевого пластинчатого насоса в основном составляет 600 об/мин; если на практике скорость вращения устанавливают на нуль для достижения выходного значения расхода, равного нулю, то на следующей стадии оперативного регулирования необходимо резко повысить скорость вращения насоса с нуля (т.е. с полного останова) до заданной скорости, что вполне вероятно может привести к утечке гидравлической жидкости и к износу элементов насоса.
Второй недостаток в CN 2,555,528 заключается в том, что, когда значение расхода насоса равно нулю, скорость вращения двигателя будет составлять нуль, что затруднит рассеяние тепла при останове двигателя. Даже при установке дополнительного устройства регулирования энергопотребления с целью ускорения времени реакции двигателю все же необходимо преодолеть инерцию вращения в течение кратковременного промежутка времени и достичь требуемой скорости. Необходимость мгновенного повышения скорости вполне вероятно приведет к повышению температуры двигателя. Таким образом, если период охлаждения является исключительно кратковременным при останове двигателя, возникает проблема с рассеянием тепла двигателя. Кроме того, минимальная рабочая частота частотного преобразователя определена в CN 2,555,528 с учетом различных режимов давления, что также может создать трудности с рассеянием тепла ввиду низкой скорости вращения двигателя. В конечном счете, рассеяние тепла двигателя приведет к разрушению изоляции, в результате чего сократится не только срок службы двигателя, но также произойдет износ двигателя.
3
Другие недостатки в CN 2,555,528 включают ограничение мертвой зоны тока Id электрическим гидравлическим клапаном управления по минимальному значению расхода гидравлической машины без учета конкретных характеристик отдельных устройств в процессе фактической работы. Например, когда значение расхода насоса составляет 3 л/мин, что соответствует мертвой зоне тока Id (электрического гидравлического клапана управления), и даже несмотря на то, что вышеуказанная установка предотвратила бы разрушение электрического гидравлического клапана управления, т.к. выходное значение расхода насоса составляет 50 см/об/мин, то скорость, соответствующая 3 л/мин, составит 60 об/мин. Но дело в том, что минимальная скорость вращения насоса для выполнения обычной работы должна составлять 600 об/мин. Таким образом, работа насоса при скорости вращения 60 об/мин приведет к утечке гидравлической жидкости и износу насоса, что, в свою очередь, приводит к низкоэффективной работе других устройств, снижая их параметры эксплуатации и, следовательно, к нестабильности функционирования производственной линии, а также к увеличению объема некачественной продукции.
Неудовлетворительная конструкция гидравлических машин известного уровня техники является результатом того, что не был учтен оптимальный вклад отдельных элементов в общую эффективность работы гидравлической машины, что вряд ли вызывает какие-либо дополнительные производственные издержки. Например, двигатель в гидравлической машине в целом предназначен для работы при допустимом уровне давления в целях безопасности. Тем не менее, в энергетической системе фактическое давление работы двигателя может превысить допустимое давление, указанное в паспорте, ввиду переменной нагрузки в сети. В случае регулирования работы двигателя частотным преобразователем, и ввиду того, что работа элементов двигателя непосредственно регулируется частотным преобразователем, управление двигателем позволяет превысить паспортный допустимый уровень давления, что позволяет максимально использовать элементы двигателя, при этом исключая дополнительные издержки при производстве.
В итоге основными требованиями при любом усовершенствовании гидравлических машин являются энергосбережение и регулирование скорости при работе гидравлических машин с учетом воздействия конкретных характеристик отдельных элементов на общую эффективность работы машин, не приводя к дополнительным издержкам при производстве.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу управления энергосбережением или повышением производительности гидравлической машины, обеспечивающего согласование конкретных характеристик отдельных элементов с целью оптимального повышения стабильности работы машин, эффективности производства и качества продукции.
Способ управления включает следующие операции.
1. Одна или несколько программ управления в отношении давления или значения расхода гидравлической машины для энергосбережения или повышения производительности включают:
программу управления энергосбережением для энергосбережения;
программу управления по повышению скорости для повышения производительности;
программу управления энергосбережением, также обеспечивающую регулирование повышения скорости;
программу управления повышением скорости, которая также обеспечивает регулирование энергосбережения.
Все вышеперечисленные четыре программы могут храниться в контроллере гидравлической машины или в другом устройстве, снабженном функциями хранения информации, в то время как решение о выполнении программы принимается либо контроллером, либо пользователем путем ввода команд.
2. Настройка и ввод рабочих режимов: указанные операции относятся к вводу рабочих режимов в гидравлические машины перед каждым рабочим циклом или во время производственного процесса (технологического процесса, последовательности операций), при этом указанные операции предусматривают задание давления или значения расхода на различных стадиях и требований, относящихся к другим органам управления.
3. Проверка рабочих режимов и процессов гидравлической машины: указанная операция относится к автоматической проверке контроллера гидравлической машины во время производственных процессов.
4. Обновление требований в программе управления на основе рабочих режимов и производственных процессов гидравлических машин с целью управления работой машины: программа управления позволяет согласовывать конкретные характеристики отдельных элементов, и она может быть предварительно введена в память контроллера машины. Программы управления могут храниться в контроллере непосредственно после производства машины и впоследствии могут обновляться на основе характеристик замененных элементов после производства. В процессе оперативного управления пользователю только необходимо ввести требуемые параметры и режимы (такие как давление, значения расхода и рабочие режимы) в контроллер для принятия решения (либо для принятия решения самим пользователем) по наиболее приемлемой программе управления рабочих режимов.
5. Отдельные элементы гидравлических машин включают двигатель, источник электропитания для двигателя, рабочий клапан для управления работой, клапан регулировки давления, клапан управления расходом, трубопроводные контуры гидравлической машины, сетчатый масляный фильтр, устройство охлаждения, стопорный клапан, регулятор температуры или иные элементы, относящиеся к давлению или расходу машины.
В соответствии с данным изобретением способ управления энергосбережением или повышением скорости для гидравлической машины, включает:
программу управления для регулирования давления или расхода машины в целях энергосбережения или повышения производительности;
установку рабочих режимов путем их ввода в машину;
проверку рабочих режимов и производственных процессов машины;
обновление требований в программе управления на основе проверенных рабочих режимов; и
производственные процессы гидравлической машины, включающие конкретные характеристики отдельных элементов при различных рабочих режимах и производственных процессах для согласования с программой управления.
Предпочтительно способ управления энергосбережением или повышением скорости включает:
контроллер машины, включающий одну или несколько программ управления, в котором обеспечивается реализации программы управления в виде программы энергосбережения для экономии электроэнергии,
программу увеличения скорости для повышения производительности,
программу энергосбережения для повышения производительности при режиме энергосбережения, и
программу повышения скорости в целях энергосбережения при режиме повышения производительности.
Также предпочтительно способ управления энергосбережением или повышением скорости включает:
рабочие режимы, вводимые в машину, относящиеся к заданным уровням давления, расходу и другим контролируемым режимам на различных стадиях работы машины;
рабочие режимы, вводимые в машину, загружают перед каждым рабочим циклом; и
проверку рабочих режимов и производственных процессов машины, реализуемых в процессе работы машины.
В одном из усовершенствований способ управления энергосбережением или повышением скорости включает:
программу энергосбережения, обеспечивающую экономию электроэнергии, предназначенную для соответствующего снижения расхода согласования требуемого давления и расхода машины с конкретными характеристиками отдельных элементов машины;
программу увеличения скорости для повышения производительности, предназначенную для повышения соответствующего количества до максимального значения расхода;
программу энергосбережения для повышения производительности, предназначенную для повышения соответствующего количества до максимального значения расхода и одновременного снижения соответствующего значения давления; и
программу повышения скорости для энергосбережения, предназначенную для повышения соответствующего количества до максимального значения расхода при максимальном крутящем моменте и одновременного снижения давления.
В другом усовершенствовании способ управления энергосбережением или повышением скорости включает конкретные характеристики отдельных элементов машины, предварительно включаемые в программу управления энергосбережением для экономии электроэнергии, в программу повышения скорости для повышения производительности, в программу энергосбережения для повышения производительности или программу повышения скорости для экономии электроэнергии при согласовании с рабочими режимами и производственными процессами машины и предназначенные для хранения в контроллере, при этом реализация программы обеспечивается контроллером, при этом решение принимается либо котроллером, либо пользователем путем ввода команд вручную, и значения параметров могут быть изменены при ручном вводе пользователем. Предпочтительно отдельные элементы гидравлической машины включают двигатель, источник питания для двигателя, рабочий клапан для управления работой, клапан регулирования давления, клапан регулирования расхода, трубопроводные контуры гидравлической машины, сетчатый масляный фильтр, устройство охлаждения, стопорный клапан и регуляторы температуры. Наиболее предпочтительно в двигателе и источнике электропитания двигателя используется переменный ток, и источник электропитания двигателя представляет собой частотный преобразователь.
В другом варианте изобретения способ управления энергосбережением для гидравлической машины, включает:
программу управления для регулирования давления или расхода гидравлической машины;
установку рабочих режимов путем загрузки входных данных в гидравлическую машину;
проверку рабочих режимов и производственных процессов гидравлической машины;
обновление требований в программе управления на основе проверенных рабочих режимов и производственных процессов гидравлической машины, включающие конкретные характеристики отдельных элементов при различных рабочих режимах и производственных процессах для согласования с программой управления, в котором программа управления включает:
программу энергосбережения для экономии электроэнергии; и
программу повышения скорости для экономии электроэнергии.
Предпочтительно способ управления энергосбережением, применимый к гидравлической машине, включает ввод рабочих режимов в гидравлическую машину, включающий значения давления, заданный расход и необходимые режимы на различных стадиях работы гидравлической машины, при этом вводимые рабочие режимы могут быть первоначально загружены в гидравлическую машину перед каждым рабочим циклом, и проверка вводимых рабочих режимов и процессов осуществляется во время работы гидравлической машины.
В одном из усовершенствовании способ управления энергосбережением включает:
программу энергосбережения для экономии электроэнергии, предназначенную для снижения соответствующего расхода и согласования требуемого давления и расхода гидравлической машины с конкретными характеристиками отдельных элементов гидравлической машины; и
программу повышения скорости для экономии электроэнергии, предназначенную для повышения соответствующего количества до максимального значения расхода и одновременного снижения соответствующего значения давления.
В другом усовершенствовании способ управления энергосбережением, применимый к гидравлической машине, включает конкретные характеристики отдельных элементов машины, задаваемые и включаемые в программу энергосбережения для экономии электроэнергии, в программу повышения скорости для повышения производительности, в программу энергосбережения для повышения производительности или программу повышения скорости для экономии электроэнергии при согласовании с рабочими режимами и производственными процессами машины и предназначенные для хранения в контроллере, при этом реализация программы обеспечивается контроллером, при этом решение принимается либо котроллером, либо пользователем путем ввода команд вручную, и значения параметров могут быть изменены при ручном вводе пользователем. Предпочтительно отдельные элементы гидравлической машины включают двигатель, источник питания для двигателя, рабочий клапан для управления работой, клапан регулирования давления, клапан регулирования расхода, трубопроводные контуры гидравлической машины, сетчатый масляный фильтр, устройство охлаждения, стопорный клапан и регуляторы температуры. Наиболее предпочтительно в двигателе и источнике электропитания двигателя используется переменный ток, и источник электропитания двигателя представляет собой частотный преобразователь.
В еще одном варианте изобретения способ управления повышением скорости для гидравлической машины, включает:
программу управления для регулирования давления или расхода гидравлической машины;
установку рабочих режимов путем загрузки входных данных в гидравлическую машину;
проверку рабочих режимов и производственных процессов гидравлической машины;
обновление требований в программе управления на основе проверенных рабочих режимов и производственных процессов гидравлической машины, включающие конкретные характеристики отдельных элементов при различных рабочих режимах и производственных процессах для согласования с программой управления, в котором программа управления включает:
программу повышения скорости для повышения производительности; и
программу повышения скорости для экономии электроэнергии в условиях повышения производительности.
Предпочтительно способ управления повышением скорости, применимый к гидравлической машине, включает ввод рабочих режимов в гидравлическую машину, включающий значения давления, заданный расход и необходимые режимы на различных стадиях работы гидравлической машины, при этом вводимые рабочие режимы могут быть первоначально загружены в гидравлическую машину перед каждым рабочим циклом, и проверка вводимых рабочих режимов и процессов осуществляется во время работы гидравлической машины.
В одном из усовершенствований способ управления повышением скорости включает:
программу энергосбережения для экономии электроэнергии, предназначенную для снижения соответствующего расхода и согласования требуемого давления и расхода гидравлической машины с конкретными характеристиками отдельных элементов гидравлической машины; и
программу повышения скорости для экономии электроэнергии, предназначенную для повышения соответствующего количества до максимального значения расхода и одновременного снижения соответствующего значения давления.
В другом усовершенствовании способ управления повышением скорости, применимый к гидравлической машине, включает конкретные характеристики отдельных элементов машины, задаваемые и включаемые в программу повышения скорости для повышения производительности, либо в программу повышения скорости для экономии электроэнергии при согласовании с рабочими режимами и производственными процессами машины и предназначенные для хранения в контроллере, при этом реализация программы обеспечивается контроллером, при этом решение принимается либо котроллером, либо пользователем путем ввода команд вручную, и значения параметров могут быть изменены при их ручном вводе пользователем. Предпочтительно отдельные элементы гидравлической машины включают двигатель, источник питания для двигателя, рабочий клапан для управления работой, клапан регулирования давления, клапан регулирования расхода, трубопроводные контуры гидравлической машины, сетчатый масляный фильтр, устройство охлаждения, стопорный клапан и регуляторы температуры. Наиболее предпочтительно в двигателе и источнике электропитания двигателя используется переменный ток, и источник электропитания двигателя представляет собой частотный преобразователь.
После внедрения вышеуказанных программ управления настоящее изобретение обеспечивает адекватные решения управления в отношении энергосбережения, повышения стабильности производства и длительного срока службы элементов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема процессов в программе управления энергосбережением или повышением производительности гидравлических машин.
Фиг.2 - зависимость крутящего момента двигателя от выходной частоты частотного преобразователя.
Фиг.3 - применение настоящего изобретения к программе управления энергосбережением или (и) повышением производительности литьевой машины с эжектором.
Фиг.4 - давление, значение расхода и функционирование согласованных отдельных элементов при использовании настоящего изобретения к рабочим режимам литьевой машины с эжектором.
Фиг.5 - скорости вращения отдельных элементов на различных рабочих стадиях при применении настоящего изобретения к различным рабочим режимам литьевой машины с эжектором.
Фиг.6 - значения мощности на различных рабочих стадиях при применении настоящего изобретения к различным рабочим режимам литьевой машины с эжектором.
Фиг.7 - давление и значения расхода в системе и согласованное функционирование отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для выдувания бутылок.
Фиг.8 - скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям машины для выдувания бутылок.
Фиг.9 - давление в системе, значение расхода и согласованное функционирование отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для формования резинотехнических изделий.
Фиг.10 - скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям машины для формования резинотехнических изделий.
Фиг.11 - давление в системе, значение расхода и согласованное функционирование отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для формования изделий из полистирола.
Фиг.12 - скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям работы машины для формования изделий из полистирола.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ПРИМЕРА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 проиллюстрирована программа управления, раскрытая в настоящем изобретении и включающая следующие процессы.
Одна или несколько программ управления в отношении давления или значения расхода гидравлической машины для энергосбережения или повышения производительности, включающие:
программу управления энергосбережением для энергосбережения;
программу управления повышением скорости для повышения производительности;
программу управления по энергосбережению, также обеспечивающую регулирование повышения скорости;
программу управления по повышению скорости, которая также обеспечивает регулирование энергосбережения.
Все вышеуказанные четыре программы могут быть загружены в память контроллера гидравлической машины или в иное устройство с функцией хранения информации.
Установка вводных режимов работы: указанная операция относится к вводу значений давления в системе и предварительной установке значений расхода для различных режимов работы в гидравлическую машину перед каждым рабочим циклом или во время производственных процессов для выполнения при работе гидравлических машин.
Проверка рабочих режимов и процессов гидравлических машин: указанная операция относится к автопроверке контроллера гидравлической машины во время производственных процессов.
Обновление требований в программе управления на основе рабочих режимов и производственных процессов гидравлических машин с целью управления работой машины: программа управления позволяет согласовывать конкретные характеристики отдельных элементов, и она может быть предварительно введена в память контроллера машины. Программы управления могут храниться в контроллере непосредственно после производства машины и впоследствии могут обновляться на основе характеристик замененных элементов после производства. В процессе оперативного управления пользователю только необходимо ввести требуемые параметры и режимы (такие как давление, значения расхода и рабочие режимы) в контроллер для принятия решения (либо для принятия решения самим пользователем) по наиболее приемлемой программе управления рабочих режимов.
Отдельные элементы гидравлических машин относятся к одному конкретному элементу или к сочетанию нескольких отдельных элементов; отдельные элементы включают двигатель, источник питания для двигателя, рабочий клапан для управления работой, клапан управления давлением, клапан управления расходом, трубопроводные контуры гидравлической машины, сетчатый масляный фильтр, устройство охлаждения, стопорный клапан, регулятор температуры или иные элементы, относящиеся к давлению или расходу машины.
Вышеуказанные элементы, такие как двигатель и источник электропитания для двигателя, могли бы быть выполнены в виде двигателя постоянного тока, соединенного с источником питания постоянного тока или двигателя переменного тока, соединенного с источником питания переменного тока; и источник питания переменного тока может быть выполнен в виде частотного преобразователя переменного тока в постоянный и переключатель постоянного тока/переменного тока или иного другого синхронного генератора. В случае использования частотного преобразователя цель заключается в согласовании характеристик управления частотного преобразователя с контроллером гидравлической машины при применении программы управления (в соответствии с раскрытым в описании изобретения) к эксплуатации гидравлической машины.
При этом клапан для регулирования давления и расхода может быть выполнен соответственно в виде клапана регулирования давления или клапана регулирования отношения давлений и клапана регулирования расхода, либо клапана регулирования соотношения расходов, либо насоса с переменным объемом. Габариты и конфигурация трубного контура могут быть выполнены таким образом, чтобы соответствовать скорости потока в системе в целях энергосбережения или повышения скорости.
Вышеупомянутые конкретные характеристики отдельных элементов могут храниться в контроллере гидравлической машины или ином устройстве, снабженном функцией хранения информации до окончательного этапа производства, либо характеристики могут обновляться после замены отдельных элементов при необходимости. Программы управления, раскрываемые в настоящем изобретении, реализуются в процессе работы гидравлической машины на основе конкретных характеристик отдельных элементов, соответствующих рабочих режимов, автопроверки рабочих режимов и соответствующего давления и значений расхода в соответствии с установленными в программе управления; при этом для выполнения программы необходимо либо решение, принимаемое контроллером, либо ввод команд пользователем.
На Фиг.2 проиллюстрирован предпочтительный пример осуществления изобретения, на котором приведена зависимость момента вращения двигателя и выходной частоты частотного преобразователя. W1 относится к допустимой частоте двигателя, и W2 относится к частоте частотного преобразователя при выходе максимального переменного тока. Фиг.2 служит для иллюстративной цели и не ограничивает настоящее изобретение.
Ввиду необходимости энергосбережения значение расхода соответствующим образом снижается, и давление и расход согласуются с конкретными характеристиками отдельных элементов. Как проиллюстрировано на чертежах, в пределах допустимого максимального крутящего момента и допустимой частоты W1 (показано наклонными линиями), в программе управления учитываются конкретные характеристики отдельных элементов с целью соответствующего снижения расхода и, следовательно, энергосбережения.
Для повышения производительности расход повышают до максимального расхода гидравлической машины, при этом доводя крутящий момент до максимального уровня. Как показано на чертежах, при поддержании на постоянном уровне максимального тока частотного преобразователя программа управления обеспечивает повышение выходного переменного напряжения и частоты частотного преобразователя, при этом она обеспечивает повышение мощности двигателя и увеличение скорости вращения (т.е. ниже максимального крутящего момента и в пределах безопасности тока двигателя) с целью увеличения значений расхода гидравлической машины для повышения скорости.
Ниже приведено пояснение способа повышения коэффициента мощности двигателя.
(1) выходная мощность двигателя = крутящий момент × скорость вращения.
При повышении частоты частотного преобразователя происходит повышение скорости вращения двигателя и, следовательно, повышение выходной мощности двигателя.
(2) мощность = напряжение × сила тока × коэффициент мощности.
При увеличении выходного напряжения частотного преобразователя с увеличением частоты (при условии, что максимальный ток частотного преобразователя поддерживается на постоянном уровне) также происходит увеличение максимального коэффициента выходной мощности двигателя. Соответствующим образом максимальная выходная мощность генерируется без увеличения мощности двигателя; и обеспечивается повышение расхода с целью повышения экономичности работы.
Когда в зависимости от рабочих режимов требуется увеличение скорости для производства изделий, программа управления обеспечивает повышение выходного напряжения частотного преобразователя с целью повышения мощности двигателя для поддержания дополнительной нагрузки при высокой скорости вращения и повышения интенсивности работы путем увеличения расхода.
Программа управления энергосбережением, раскрытая в настоящем изобретении, имеет своей целью повышение производительности, которая, в свою очередь, обеспечивает повышение расхода до максимального значения, при этом одновременно обеспечивает снижение давления. Как показано на чертежах, обеспечивается регулирование крутящего момента двигателя с целью снижения давления в тех случаях, когда крутящий момент превышает допустимую частоту W1, что позволяет экономить электроэнергию и повысить скорость в рамках обеспечения эксплуатационной безопасности. Кроме того, повышение выходной частоты частотного преобразователя обеспечивает увеличение скорости вращения двигателя, расхода и скорости с целью энергосбережения и повышения производительности.
Программа управления энергосбережением, раскрытая в настоящем изобретении, имеет своей целью повышение производительности, которая, в свою очередь, обеспечивает повышение расхода до максимального значения, при этом одновременно обеспечивает снижение давления. Как показано на чертежах, программа управления обеспечивает повышение частоты частотного преобразователя более W2 (и ниже максимальной выходной частоты) с целью увеличения скорости вращения двигателя и расхода для увеличения скорости. Выходное напряжение частотного преобразователя остается неизменным, даже когда частота частотного преобразователя превышает W2, что обеспечивает снижение крутящего момента двигателя, соответствующего частоте выше W2, и, следовательно, обеспечивает снижение давления в целях безопасности, тем самым увеличивая скорость и обеспечивая энергосбережение, как показано на чертежах частью, заштрихованной косой линией.
Ниже раскрывается пример осуществления настоящего изобретения с использованием литьевой машины с устройством эжектирования; любые гидравлические машины также могут быть применены к настоящему изобретению в зависимости от конкретных характеристик гидравлических машин.
Как показано на Фиг.3, программа управления по повышению энергосбережения и производительности применима к литьевой машине с эжекторным устройством. В частности, литьевая машина, проиллюстрированная на Фиг.3-1, имеет малые и средние габариты, в которой контроллер литьевой машины обеспечивает управление клапаном регулирования отношения давлений, клапаном регулирования соотношения расходов, частотным преобразователем, двигателем и масляным насосом; частотный преобразователь функционирует во взаимодействии с контроллером литьевой машины для согласования работы литьевой машины с частотным преобразователем с целью предотвращения замедленной реакции, обусловленной запаздыванием, отставания производственных циклов и выпуска некачественной продукции.
Устройство ввода может быть установлено либо снаружи, либо внутри контроллера литьевой машины, с помощью которого пользователь вводит команды для выбора требуемой программы управления. В альтернативном случае контроллер литьевой машины может сам принять решение о выполнении программы управления. На Фиг.3 проиллюстрирован предпочтительный пример осуществления настоящего изобретения на примере литьевой машины, не ограничивающей настоящее изобретение.
На Фиг.3-2 проиллюстрирована машина для двухцветного литья, снабженная одним главным контроллером, обеспечивающим функционирование двух субконтроллеров; каждый субконтроллер управляет комплектом клапанов регулирования отношения давлений, клапанов регулирования соотношения расходов, частотным преобразователем, двигателем и масляным насосом. Частотный преобразователь может координировать свою работу с главным контроллером машины для двухцветного литья с целью согласования работы машины для двухцветного литья с работой частотного преобразователя. Устройство ввода устанавливают либо снаружи, либо внутри субконтроллеров для ввода команд пользователем с клавиатуры с целью принятия решения по определенной программе управления; в альтернативном случае решение по конкретной программе управления может быть автоматически принято литьевой машиной для двухцветного литья.
В случае литьевой машины для трехцветного литья главный контроллер обеспечивает управление тремя субконтроллерами (не показаны), и каждый субконтроллер обеспечивает управление комплектом гидравлических регулирующих устройств.
На Фиг.3-3 проиллюстрирована крупногабаритная литьевая машина с устройством эжектирования. Ввиду больших расходов крупногабаритной литьевой машины требуется более чем один клапан управления потоком. Контроллер должен управлять работой двух комплектов клапанов регулирования отношения давлений, клапанов соотношения расходов, частотных преобразователей, двигателей и масляных насосов. Два частотных преобразователя могут далее сопрягаться с главным контроллером машины для двухцветного литья для согласования работы крупногабаритной литьевой машины с частотным преобразователем. Устройство ввода устанавливают либо снаружи, либо внутри субконтроллеров для ввода команд пользователем с клавиатуры с целью принятия решения по определенной программе управления; в альтернативном случае решение по конкретной программе управления может быть автоматически принято крупногабаритной литьевой машиной.
На Фиг.3-4 проиллюстрирована другая крупногабаритная литьевая машина с устройством эжектирования, снабженная одним главным контроллером, обеспечивающим функционирование двух субконтроллеров; каждый субконтроллер управляет комплектом клапанов регулирования отношения давлений, клапанов регулирования соотношения расходов, частотным преобразователем, двигателем и масляным насосом. Частотный преобразователь может координировать свою работу с главным контроллером машины для двухцветного литья с целью согласования работы машины для двухцветного литья с работой частотного преобразователя. Устройство ввода устанавливают либо снаружи, либо внутри субконтроллеров для ввода команд пользователем с клавиатуры с целью принятия решения по определенной программе управления; в альтернативном случае решение по конкретной программе управления может быть автоматически принято литьевой машиной для двухцветного литья.
В случае литьевой машины для трехцветного литья главный контроллер обеспечивает управление тремя субконтроллерами (не показаны), и каждый субконтроллер обеспечивает управление комплектом гидравлических регулирующих устройств.
На Фиг.3-4 проиллюстрирована крупногабаритная литьевая машина. Контроллер обеспечивает работу комплекта клапанов регулирования отношения давлений, комплекта клапанов соотношения расходов, комплекта клапанов давления и переключателей направления. Масляные трубопроводы клапанов давления и переключатели направления соединены с клапанами регулирования, отношения давлений и клапанами регулирования соотношения расходов. Согласование работы клапанов давления, переключателей направления и системы хранения масла обеспечивает высокий расход.
Работа клапана регулирования отношения давлений, клапана регулирования соотношения расходов и клапана давления также согласуется с работой комплекта, включающего частотные преобразователи, двигатели и гидравлические масляные насосы. Два частотных преобразователя взаимодействуют с главным контроллером. Устройство ввода устанавливают либо снаружи, либо внутри субконтроллеров для ввода команд пользователем с клавиатуры с целью принятия решения по определенной программе управления; в альтернативном случае решение по конкретной программе управления может быть автоматически принято крупногабаритной литьевой машиной.
В соответствии с Фиг.3-2 в литьевых машинах двухцветного и многоцветного литья используются две или несколько эжекторных систем, при этом каждая вращается независимо друг от друга. Но эжекторные системы работают синхронно при управлении с помощью команд контроллера при их запуске в работу и включении, при этом каждая система приводится в действие своим собственным двигателем. Соответствующим образом для такого типа литьевых машин предусматриваются два или несколько двигателей и масляных насосов, при этом для обеспечения работы каждого требуется отдельный частотный преобразователь. Имеется только один главный контроллер. Но в процессе эжектирования, движения гидравлического двигателя, установки и изъятия два или несколько субконтроллеров внутри главного контроллера будут синхронно контролировать выполнение указанных операций.
Как показано на Фиг.3-3, ввиду ограничений расхода на клапане регулирования потока крупногабаритной литьевой машины потоки от нескольких комплектов масляных насосов не могут протекать через один единственный клапан регулирования соотношения расходов, соответственно возникает необходимость в двух или нескольких клапанах регулирования соотношения расходов для протекания потока через переключатель направления или логические вентили с целью приведения в действие гидравлического резервуара или гидравлических устройств. При этом количество частотных преобразователей увеличивается с увеличением количества двигателей и масляных насосов. В целях эксплуатационной стабильности в основном один частотный преобразователь независимо обеспечивает управление одним двигателем таким образом, чтобы несколько двигателей синхронно приводили в действие масляный насос в стабильном и скоростном режимах. Таким образом, наиболее эффективным решением является управление машиной, в которую были заранее введены требуемые рабочие режимы и производственные процессы для синхронного выходного потока.
На Фиг.3-4 два или несколько двигателей и масляных насосов должны работать синхронно с клапанами регулирования расхода для крупногабаритной литьевой машины; каждый двигатель должен быть точно синхронизирован для синхронной подачи точного количества потока к определенному клапану регулирования расхода; при этом количество частотных преобразователей также увеличивается с увеличением количества двигателей и масляных насосов; один частотный преобразователь независимо обеспечивает управление одним двигателем таким образом, чтобы несколько двигателей синхронно приводили в действие масляный насос в стабильном и скоростном режимах. Таким образом, наиболее эффективным решением является управление машиной, в которую были заранее введены требуемые рабочие режимы и производственные процессы для синхронного выходного потока.
Кроме того, аналогичным образом, исходя из вышеприведенного описания, работой клапана регулирования давления и клапана регулирования отношения давлений может также управлять контроллер литьевой машины. Клапана регулирования отношения давлений поддерживают нужное давление и расход. Контроллер литьевой машины обеспечивает функционирование частотного преобразователя; частотный преобразователь управляет работой двигателя; частотный преобразователь снабжен своим собственным контроллером, на который поступают внешние входные электрические сигналы.
Программа управления энергосбережением или повышением производительности, раскрытая в настоящем изобретении, включает концепцию и реализацию управления энергосбережением, повышением скорости, конкретными характеристиками отдельных элементов, давлением и расходом на различных рабочих стадиях и т.д. с помощью контроллера гидравлической машины. Перед запуском гидравлической машины в работу первоначально параметры вводят в контроллер на основе конкретных характеристик отдельных элементов, рабочих режимов и производственных процессов; например, параметры давления и расхода различаются на различных стадиях смыкания формы, установки, эжектирования, размыкания формы, поддержания формы и т.д. и, следовательно, указанные параметры необходимо ввести в контроллер. Пользователю следует ввести оперативные команды в значениях давления и расхода. Более подробные примеры приведены ниже.
В процессе реальной работы контроллер литьевой машины управляет работой как литьевой машины, так и частотного преобразователя; частотный преобразователь соединен с двигателем и масляным насосом. Контроллер литьевой машины задает значения выходной частоты, максимального и минимального расхода, соответствующего различным типам гидравлических машин и различным стадиям рабочего процесса. Контроллер литьевой машины также задает верхний и нижний пределы скорости вращения двигателя и гидравлического масляного насоса. В тех случаях, когда требуемая скорость вращения или расход менее заданной минимальной скорости вращения или минимального расхода, контроллер переустанавливает выходную частоту частотного преобразователя на минимальную скорость вращения с целью поддержания соответствующей скорости вращения двигателя и масляного насоса. При этом контроллер литьевой машины одновременно управляет работой клапана регулирования соотношения расходов. Аналогичным образом, в тех случаях, когда требуемая скорость вращения или расход выше заданной минимальной скорости вращения или заданного расхода, фактически расход регулируется двигателем и масляным насосом, управление которыми, в свою очередь, обеспечивается частотным преобразователем. В альтернативном случае фактический расход также может регулироваться клапаном регулирования соотношения расходов. В тех случаях, когда требуемое давление является низким, контроллер литьевой машины (в пределах верхнего уровня скорости вращения гидравлического масляного насоса) автоматически повышает частоту частотного преобразователя, повышает скорость вращения двигателя и гидравлического масляного насоса и также повышает выходной расход гидравлического масляного насоса на основе заданных рабочих режимов в контроллере.
Более полное понимание программы управления в соответствии с настоящим изобретением может быть достигнуто из описания со ссылками на приведенные ниже примеры:
(1) Программа управления энергосбережением.
В случае литьевой машины с эжекторным устройством предположим, что выходной расход масляного насоса составляет 80 л/мин и расход эжекторной машины 80 л/мин при частоте 60 Гц и скорости вращения двигателя 1200 об/мин, и в данном случае либо контроллер может сам принять решение, либо пользователь может ввести команды в контроллер литьевой машины с эжекторным устройством, который, в свою очередь, отрегулирует частоту частотного преобразователя до 600 об/мин; в результате выходной расход масляного насоса упадет до 40 л/мин, что позволит достичь экономии электроэнергии.
В соответствии с настоящим изобретением частотный преобразователь может использоваться для регулирования скорости вращения двигателя с целью регулирования расхода.
(2) Программа управления повышением скорости.
В случае литьевой машины с эжекторным устройством предположим, что выходной расход масляного насоса составляет 80 л/мин и расход эжекторной машины 90 [так в англоязычном варианте] (80) л/мин при частоте 60 Гц и скорости вращения двигателя 1200 об/мин, при этом максимальное давление в системе необходимо поддерживать на уровне 140 кг (т.е. заданное максимальное давление машины), и в данном случае контроллер автоматически повышает входное напряжение частотного преобразователя, составляющее 220 В, до выходного напряжения 247,5 В, а также повышает первоначальную скорость вращения, составляющую 1200 об/мин, до 1350 об/мин, в данный момент выходной расход масляного насоса повышается до 90 л/мин, в то время как давление поддерживается на прежнем уровне 140 кг.
(3) Программа управления повышением скорости для энергосбережения
В случае литьевой машины с эжекторным устройством предположим, что выходной расход масляного насоса составляет 80 л/мин и расход эжекторной машины 80 л/мин при частоте 60 Гц и скорости вращения двигателя 1200 об/мин, при этом необходимо повысить расход эжекторной машины до 100 л/мин, хотя требуемое максимальное давление в системе должно составлять только 80 кг, и в данном случае либо контроллер автоматически переустанавливает максимальное давление в системе на 80 кг (значения давления ниже 80 кг могут быть откорректированы вручную), либо пользователь вводит с клавиатуры команды для переустановки вручную максимального давления в системе на уровне 80 кг, в то время как частоту частотного преобразователя регулируют до уровня 1500 об/мин, а выходной расход масляного насоса повышается до 100 л/мин; давление ограничивается уровнем, не превышающим 80 кг. Далее, обеспечивается экономия электроэнергии путем переустановки порогового давления; частотный преобразователь регулирует повышение скорости двигателя, а также повышение расхода масляного насоса с целью увеличения скорости.
(4) Программа управления энергосбережением для увеличения скорости
В случае литьевой машины с эжекторным устройством предположим, что выходной расход масляного насоса составляет 80 л/мин, расход эжекторной машины 80 л/мин, максимальное давление в системе эжекторной машины составляет 140 кг при частоте 60 Гц и скорости вращения двигателя 1200 об/мин. Максимальное выходное напряжение переменного тока в пределах обеспечения безопасности составляет 247, 5 В. Максимальная скорость вращения двигателя составляет предположительно 1500 об/мин. Требуемый расход эжекторной машины составляет 100 л/мин при давлении 140 кг. Контроллер повышает первоначальное выходное напряжение частотного преобразователя, составляющее 220 В, до выходного напряжения 247,5 В, а также повышает первоначальную скорость вращения, составляющую 1200 об/мин, до 1500 об/мин с целью повышения расхода. При этом давление в системе снижается до 126 кг (первоначальное давление в системе/коэффициент увеличения частоты = фактическое давление) с целью экономии электроэнергии.
Кроме того, настоящее изобретение также может включать конкретные характеристики отдельных элементов с целью предотвращения ошибочного ввода данных пользователями.
В случае литьевой машины с эжекторным устройством давление эжектирования устанавливают на значении 100 кг на операции эжектирования, и скорость эжектирования устанавливают на значении 7,81 л/мин; в данный момент частота составляет 60 Гц, скорость двигателя - 1200 об/мин и расход масляного насоса составляет 78 л/мин; скорость потока эжектирования должна составлять только 7,8 л/мин; скорость вращения двигателя должна составлять только 120 об/мин; скорость вращения масляного насоса также должна составлять только 120 об/мин.
Используемая минимальная скорость вращения масляного насоса составляет 600 об/мин; требуемая минимальная скорость вращения двигателя составляет 400 об/мин. Даже если оператор установит скорость эжектирования контроллера на значении 7,8 л/мин, т.е. 120 об/мин (независимо от установки), контроллер эжекционнной машины автоматически определит и повысит скорость вращения до 600 об/мин, т.е. расход масляных насосов составит 39 л/мин, в то время как дополнительный поток будет сбрасываться клапаном регулирования расхода, т.е. машина способна автоматически определить скорость вращения, расход или давление и обеспечить параметры в пределах диапазона безопасности для регулирования скорости вращения частотного преобразователя с целью экономии электроэнергии.
Как видно из Фиг.4-6, на Фиг.4 проиллюстрирована установка вводных рабочих режимов, давления и расхода в системе, а также конкретных характеристик отдельных элементов при использовании настоящего изобретения в эжекторной машине. На Фиг.5 проиллюстрирована скорость вращения эжекторной машины, соответствующая характеристикам гидравлических элементов на различных стадиях работы; при максимальном давлении эжекторной машины, составляющем 140 кг, и при частоте 60 Гц двигатель вращается со скоростью 1200 об/мин, мощность составляет 18,5 кВт, расход масляного насоса - 78 л/мин, максимальное напряжение переменного тока - 240 В.
Рабочие режимы при различных стадиях работы эжекторной машины вводят в контроллер эжектора машины, при этом рабочие режимы включают: (1) медленное смыкание формы; (2) быстрое смыкание формы; (3) давление медленного смыкания формы; (4) давление быстрого смыкания формы; (5) завершение смыкания формы; (6) прерывание; (7) эжектирование I; (8) эжектирование II; (9) эжектирование III; (10) эжектирование IV; (11) запас давления I; (12) запас давления II; (13) охлаждение; (14) перемешивание материала; (15) медленное размыкание формы; (16) быстрое размыкание формы; (17) медленное размыкание формы; (18) завершение размыкание формы; (19) фиксирование формы; (20) расфиксирование формы; (21) завершение фиксирования формы.
Как показано на Фиг.4, когда на стадии 1 медленного смыкания формы с помощью команды, вводимой пользователем, осуществляется установка давления на уровне 30 кг и расхода на уровне 30 л/мин, но при этом минимальный расход масляного насоса составляет 39 л/мин, контроллер эжекторной машины произведет переустановку скорости вращения двигателя на значение 600 об/мин в соответствии с программой управления и характеристиками масляного насоса таким образом, чтобы расход масляного насоса находился на минимальном безопасном значении, составляющем 39 л/мин, что обеспечивает экономию электроэнергии. Дополнительный поток масла, составляющий 9 л/мин, будет сбрасываться через клапан регулирования соотношения расходов, работа которого, в свою очередь, регулируется контроллером эжекторной машины. Как показано на фиг.4, все стадии, включающие стадию (3) давление при медленном смыкании формы, (4) давление при быстром смыкании формы, (5) завершение смыкания формы, (6) прерывание, (12) запас давления, (13) охлаждение, (15) медленное размыкание формы, (17) медленное размыкание формы, (18) завершение размыкания формы, (19) фиксация формы и (21) завершение фиксации формы, могут осуществляться в соответствии с программой управления энергосбережением; при превышении заданным расходом минимального расхода масляного насоса, составляющего 39 л/мин, можно обойтись без клапана регулирования соотношения расходов (либо в альтернативном случае контроллер эжекторной машины может управлять работой клапана регулирования соотношения расходов).
Как показано на Фиг.4, на стадии (7) эжектирования I заданное давление составляет 140 кг, заданный расход составляет 100 л, предварительно рассчитанная мощность двигателя составит 20,18 кВт, т.е. выше, чем мощность двигателя, составляющая 18,5 кВт, контроллер эжекторной машины при выполнении программы управления повышение скорости обеспечит повышение выходного напряжения частотного преобразователя до максимального напряжения 240 В с целью повышения мощности двигателя. Контроллер задает гарантированный уровень эжекторного напряжения, пользователь может подать команду без изменения режимов, в результате чего расход эжектирования снизится до 85 л, т.е. скорость повысится без увеличения мощности двигателя.
Как показано на Фиг.4, стадия (8) эжектирования II практически аналогична стадии (7). Ввиду ограничений применяемых элементов выходной расход ограничен до 117 л. Ели выходная частота частотного преобразователя является исключительно высокой и создает опасность для двигателя, то в этом случае контроллер эжекторной машины повысит напряжение частотного преобразователя только до максимального выходного напряжения и подаст оператору аварийный сигнал.
Как показано на Фиг.4, на стадии (9) эжектирования III задается расход в размере 100 л, превышающий нормальный расход масляного насоса, составляющий 78 л, при этом давление составляет 140 кг. На этой стадии пользователь может ввести команды в контроллер эжекторной машины для выполнения программы управления энергосбережением с целью повышения скорости, реализуемой при постоянном наличии потока; выходное напряжение частотного преобразователя повышается до 240 В, в то время как расход повышается до 100 л/мин для обеспечения потока с увеличением скорости, а также для снижения напряжения для экономии электроэнергии.
Как показано на Фиг.4, на стадии (10) эжектирования IV заданный расход составляет 80 л, превышая нормальный расход, составляющий 78 л, и заданное давление составляет 80 кг. На этой стадии пользователь может ввести команды для реализации программы управления энергосбережением для увеличения скорости путем повышения частоты частотного преобразователя, который, в свою очередь, увеличивает скорость вращения двигателя, а также повышает расход масляного насоса до 80 л с целью экономии электроэнергии за счет увеличения скорости.
Кроме того, ввиду высокой потребности расхода со стадии эжектирования I на стадию эжектирования IV, оператор машины может непосредственно выполнить программу управления увеличением скорости путем непосредственного ввода команд в контроллер эжекторной машины; контроллер эжекторной машины отреагирует на рабочие режимы при корректировке увеличения скорости.
На Фиг.5 проиллюстрированы скорости вращения отдельных элементов на различных рабочих стадиях при применении настоящего изобретения к различным рабочим режимам эжекторной машины. А обозначает нижний уровень расхода; В - соответствующую низкую скорость вращения двигателя; С - соответствующую низкую скорость вращения масляного насоса; D - нормальную скорость вращения, Е - соответствующую высокую скорость вращения двигателя; включая следеющее.
1. В диапазоне С-Е контроллер эжекторной машины выполняет программу управления энергосбережением и (или) увеличением скорости; когда режим ниже С, ограничение конкретных характеристик гидравлических элементов (соответствующих режиму С) и заданные значения, введенные в контроллер, автоматически обеспечивают регулировку нижнего предела до С (снизу С); аналогичным образом, когда режим выше Е, контроллер обеспечивает автоматическую регулировку верхнего предела до Е (сверху С).
2. В пределах диапазона С-Е контроллер эжектора машины также может быть использован пользователем для выполнения команд.
3. Когда рабочий режим находится в диапазоне А-С или выше Е (т.е. ненадлежащая работа), контроллер эжекторной машины автоматически обнаружит и отреагирует на это состояние путем сокращения избыточного расхода и подаст сигнал об ошибке или аварийный сигнал.
Кроме того, на стадии (8) эжектирования II, когда скорость вращения двигателя или масляного насоса является исключительно высокой, контроллер эжекторной машины автоматически обнаружит и отреагирует на это состояние путем снижения скорости и подаст аварийный сигнал оператору.
На Фиг.6 проиллюстрированы мощности на различных рабочих стадиях эжекторной машины. В соответствии с настоящим изобретением в тех случаях, когда требуемая мощность превышает мощность двигателя, составляющую 18,5 кВт, контроллер эжекторной машины подаст команду на частотный преобразователь и увеличит напряжение частотного преобразователя при режиме, при котором двигатель может выдержать повышенное напряжение в пределах обеспечения безопасности.
Когда выходное напряжение частотного преобразователя является исключительно высоким и может привести к повреждению двигателя, контроллер эжекторной машины отрегулирует выходное напряжение таким образом, чтобы оно не превышало максимальное выходное напряжение и также подаст аварийный сигнал пользователю.
Значения параметров, используемые в эжекторной машине и приведенные выше, являются исключительно иллюстративными и не рассматриваются как ограничивающие объем настоящего изобретения; настоящее изобретение также применимо к другим гидравлическим машинам для энергосбережения или увеличения скорости.
На Фиг.7 приведены значения давления и расхода в системе и согласованная работа отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для выдувания бутылок. На Фиг.8 проиллюстрированы скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям машины для выдувания и прессования бутылок. Аналогичным образом, контроллер машины для выдувания и прессования бутылок может автоматически принимать решения или пользователь может подать ему команду на экономию электроэнергии путем регулирования частотного преобразователя с целью снижения скорости и, следовательно, расхода масляного насоса на стадиях (1), (3), (6), (7), (11) или (12), когда заданный расход ниже 78 л/м. На стадии (2), т.е. на стадии быстрого смыкания формы, ввиду того, что расход превышает нормальный расход в размере 78 л/м, может быть реализована программа управления повышением скорости, которая позволит повысить частоту частотного преобразователя для увеличения скорости двигателя, и выходной расход масляного насоса соответственно достигнет увеличения скорости до 85 л/мин; при этом на стадиях (4), (5) (8), (9) и (10) обеспечивается согласованная работа отдельных элементов (например, учитывается минимальная скорость масляного насоса) с целью обеспечения повышения расхода машин для безопасной и нормальной работы.
На Фиг.9 приведены значения давления и расхода в системе и согласованная работа отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для формования резинотехнических изделий. На Фиг.10 проиллюстрированы скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям машины для формования резинотехнических изделий. Аналогичным образом, контроллер машины для формования резинотехнических изделий может автоматически принимать решения или пользователь может подать ему команду на экономию электроэнергии путем регулирования частотного преобразователя с целью снижения скорости и, следовательно, расхода масляного насоса, например, на стадиях (1)-(3), (7), (10), (12) и (16); на стадии (6) эжектирования I, ввиду того, что заданный расход превышает нормальный расход 78 л/м, обеспечивается реализация программы повышения скорости, позволяющей повысить частоту вращения двигателя путем увеличения частоты частотного преобразователя таким образом, чтобы расход масляного насоса достигал 85 л/м. На стадиях (4), (5), (8), (9), (11), (13), (14), (15) и (17) заданный расход ниже расхода отдельных элементов (например, расход масляного насоса при минимальной скорости вращения составляет 39 л). Таким образом, контроллер обеспечит увеличение расхода до 39 л для безопасной и нормальной работы.
На Фиг.11 приведены значения давления и расхода в системе и согласованная работа отдельных элементов при применении настоящего изобретения к режимам работы машины для формования изделий из полистирола. На Фиг.12 проиллюстрированы скорости вращения отдельных элементов при применении настоящего изобретения к различным рабочим стадиям машины для формования изделий из полистирола.
Аналогичным образом, контроллер машины для формования изделий из полистирола может автоматически принимать решения или пользователь может подать ему команду на экономию электроэнергии путем регулирования частотного преобразователя с целью снижения скорости и, следовательно, расхода масляного насоса, например, на стадиях (2), (4) и (11), ввиду того, что заданный расход превышает нормальный расход 78 л/м, обеспечивается реализация программы повышения скорости, позволяющей повысить частоту вращения двигателя путем увеличения частоты частотного преобразователя таким образом, чтобы расход масляного насоса достигал 85 л/м. На стадиях (1), (3), (5)-(10) и (12) заданный расход ниже расхода отдельных элементов (например, расход масляного насоса при минимальной скорости вращения составляет 39 л). Таким образом, контроллер обеспечит увеличение расхода до 39 л для безопасной и нормальной работы.
Обобщая вышеизложенное, очевидно, что нет необходимости объединять программу управления энергосбережением с программой управления повышением скорости, каждая программа может работать независимо друг от друга для соответствия необходимым требования. Описание раскрывает основополагающую идею, лежащую в основе изобретения; внесение изменений или модификаций в вышеописанное изобретение не приведет к тому, что настоящее изобретение не будет соответствовать требованию единства изобретения.