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基于“雙碳”目標(biāo)下注塑機(jī)節(jié)能化的改進(jìn)

發(fā)布時(shí)間：

2025-01-06

摘要：注塑行業(yè)是耗能較高，碳排放較大的行業(yè)。注塑機(jī)在注塑中起著重要的作用，目前從注塑機(jī)上進(jìn)行節(jié)能減排改進(jìn)是一個(gè)方式。文中介紹了注塑機(jī)上伺服控制、全電動(dòng)控制、變頻調(diào)節(jié)裝置、料筒電磁節(jié)能加熱、烘干料桶節(jié)能裝置和視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備等項(xiàng)目，都有從各個(gè)環(huán)節(jié)中講述裝置基本原理和提出節(jié)能的效果，值得注塑企業(yè)選用或推廣，也是注塑機(jī)節(jié)能化發(fā)展的要求。節(jié)能減排是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，可以從每一個(gè)細(xì)節(jié)做起，注塑行業(yè)不列外。

關(guān)鍵詞：碳達(dá)峰；碳中和；節(jié)能減排；節(jié)能裝置

注塑機(jī)是將熱塑（熱固）性塑料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。制造業(yè)中注塑機(jī)的耗能電老虎之一，注塑機(jī)數(shù)量龐大，使用壽命一般在20年左右。

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，南方一發(fā)達(dá)城市塑料制品的碳排放占制造業(yè)的相對(duì)值高，其工業(yè)增加值占制造業(yè)產(chǎn)值3.25%，電力耗能占制造業(yè)耗能的10.62%，塑料制品業(yè)2010年時(shí)碳排放量為329.4萬(wàn)t?？梢?jiàn)注塑機(jī)是耗能之高的設(shè)備，耗能越高，相對(duì)地碳排放也是成正比。2020年9月22日，習(xí)主席在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論會(huì)向世界承諾中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和（簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo)）。面對(duì)“雙碳”目標(biāo)下，注塑機(jī)節(jié)能化改進(jìn)是勢(shì)在必行的途徑。

注塑成型工藝將熔融的聚合物溶體，再注入到模具型腔中，等聚合物溶體固化后，模具型腔打開，塑件被頂出。具體動(dòng)作：合模→注塑座向前移動(dòng)→注塑→保壓→冷卻（預(yù)塑）→注塑座向后移動(dòng)→開模→頂出塑件→頂桿復(fù)位→合模。

通過(guò)這一工藝分析，注塑機(jī)需要有操作動(dòng)力，需要有聚合物有加熱系統(tǒng)，即動(dòng)力部分和加熱部分，這兩項(xiàng)都是需要電能來(lái)支持。在傳統(tǒng)液壓注塑機(jī)的用電量中，液壓油泵占到了80%以上，其他還有料筒加熱用電，烘料斗加熱用電占到了15%，電器操控用電和其他一些用電占到了5%等[3]。為了實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)節(jié)能低碳，有必要降低液壓油泵的耗電量，這也給注塑機(jī)的動(dòng)力改進(jìn)提供新的途徑，同時(shí)也需要降低料筒加熱用電，烘料斗加熱用電等，通過(guò)這些改進(jìn)使注塑機(jī)用電盡量最小化。

目前注塑機(jī)已有伺服系統(tǒng)的應(yīng)用（包括部分全電動(dòng)控制），同時(shí)行業(yè)正在逐步開展加熱圈、干燥料斗的加熱節(jié)能配套工作。其成果帶來(lái)的節(jié)能效益是一筆不小的數(shù)目，也是減少排放的措施。塑料行業(yè)的巨大空間，帶動(dòng)了注塑機(jī)（包括擠出機(jī)）產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)了變頻調(diào)節(jié)裝置、節(jié)能加熱圈、烘料節(jié)能裝置作為塑料機(jī)械的加熱節(jié)能產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)展，不少節(jié)能產(chǎn)品的配套廠商加大了全國(guó)布局的力度。

注塑機(jī)節(jié)約電能的同時(shí)，做出合格產(chǎn)品，保護(hù)好模具更是注塑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。這些年，智能應(yīng)用案例移植到注塑機(jī)應(yīng)用，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保護(hù)模具等設(shè)備起到了很好地作用。引入機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，即CCD（Charge-coupled Device）圖像傳感器，通過(guò)CCD能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送智能圖像處理與決策系統(tǒng)，對(duì)光學(xué)影像判斷正確與否，實(shí)施有效控制。就是在塑機(jī)與模具的地方安裝幾個(gè)工業(yè)照相機(jī)或鏡頭用視覺(jué)設(shè)備代替人眼完成測(cè)量、檢查、引導(dǎo)、識(shí)別等功能，實(shí)現(xiàn)減少人工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、對(duì)接信息化智能化建設(shè)等。一般可以安裝6個(gè)CCD相機(jī)。 

注塑模作為塑件加工中重要的成型工裝設(shè)備，直接影響到塑件品質(zhì)，模具在注塑加工中占據(jù)著重要比例，注重模具使用維護(hù)，延長(zhǎng)模具使用壽命，是注塑行業(yè)節(jié)能減排、降本增效的重要議題。目前模具保護(hù)器適用注塑機(jī)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)視、檢測(cè)和控制，利用機(jī)器視覺(jué)實(shí)時(shí)拍攝運(yùn)算等處理，智能話監(jiān)控注塑機(jī)，檢測(cè)脫模不良、短射或產(chǎn)品飛邊，監(jiān)視模具滑塊到位情況、嵌件安放、模具型腔表面異物和模具復(fù)位、粘模、色澤、閉模、產(chǎn)品脫落等。通過(guò)這樣監(jiān)控可以避免模具壓壞損傷而停產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期。當(dāng)出現(xiàn)不良產(chǎn)品或短射時(shí)，系統(tǒng)還能及時(shí)提醒操作者。當(dāng)然應(yīng)用圖像傳感器除了監(jiān)視模具外，還有拓展功能，尤其與注塑機(jī)智能控制系統(tǒng)兼容，還能做為控制產(chǎn)品質(zhì)量，識(shí)別和不合分類，以減少人工檢驗(yàn)產(chǎn)品帶來(lái)的疲勞造成產(chǎn)品的誤判和錯(cuò)判等。

據(jù)報(bào)道，2019年預(yù)計(jì)塑料的生產(chǎn)和焚化將產(chǎn)生超過(guò)8.5億t二氧化碳當(dāng)量，相當(dāng)于189個(gè)500 MW燃煤發(fā)電廠的排放量。

據(jù)專家的估計(jì)，從現(xiàn)在開始到2050年全球塑料生產(chǎn)和焚化將累計(jì)排放560億t二氧化碳當(dāng)量，占本世紀(jì)中葉根據(jù)當(dāng)前的減排承諾可以“支出”的總碳預(yù)算的10%~13%。到本世紀(jì)末，與塑料有關(guān)的排放量可能占碳總預(yù)算的一半。 

從這些數(shù)據(jù)中看出，注塑行業(yè)的碳排放量還是很大的，在未來(lái)的減排之路上任重道遠(yuǎn)，同時(shí)還是要通過(guò)技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行減排，應(yīng)用新型能源。目前，注塑行業(yè)通過(guò)節(jié)約電能，控制產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)更多地合格產(chǎn)品是減少排放的一個(gè)重要途徑，實(shí)施節(jié)能減排、降本增效是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)基礎(chǔ)。還應(yīng)以“智造”賦能減碳，為助力注塑行業(yè)智造升級(jí)，綠色轉(zhuǎn)型提供源源動(dòng)力。將實(shí)施一系列舉措來(lái)降低排放量，為減緩全球溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)微薄力量。