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基于“雙碳”目標下注塑機節(jié)能化的改進

發(fā)布時間：

2025-01-06

摘要：注塑行業(yè)是耗能較高，碳排放較大的行業(yè)。注塑機在注塑中起著重要的作用，目前從注塑機上進行節(jié)能減排改進是一個方式。文中介紹了注塑機上伺服控制、全電動控制、變頻調(diào)節(jié)裝置、料筒電磁節(jié)能加熱、烘干料桶節(jié)能裝置和視覺檢測設備等項目，都有從各個環(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，也是注塑機節(jié)能化發(fā)展的要求。節(jié)能減排是一項系統(tǒng)工作，可以從每一個細節(jié)做起，注塑行業(yè)不列外。

關鍵詞：碳達峰；碳中和；節(jié)能減排；節(jié)能裝置

注塑機是將熱塑（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備。制造業(yè)中注塑機的耗能電老虎之一，注塑機數(shù)量龐大，使用壽命一般在20年左右。

據(jù)有關文獻報道，南方一發(fā)達城市塑料制品的碳排放占制造業(yè)的相對值高，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年時碳排放量為329.4萬t?？梢娮⑺軝C是耗能之高的設備，耗能越高，相對地碳排放也是成正比。2020年9月22日，習主席在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論會向世界承諾中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和（簡稱“雙碳”目標）。面對“雙碳”目標下，注塑機節(jié)能化改進是勢在必行的途徑。

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。具體動作：合模→注塑座向前移動→注塑→保壓→冷卻（預塑）→注塑座向后移動→開模→頂出塑件→頂桿復位→合模。

通過這一工藝分析，注塑機需要有操作動力，需要有聚合物有加熱系統(tǒng)，即動力部分和加熱部分，這兩項都是需要電能來支持。在傳統(tǒng)液壓注塑機的用電量中，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]。為了實現(xiàn)注塑機節(jié)能低碳，有必要降低液壓油泵的耗電量，這也給注塑機的動力改進提供新的途徑，同時也需要降低料筒加熱用電，烘料斗加熱用電等，通過這些改進使注塑機用電盡量最小化。

目前注塑機已有伺服系統(tǒng)的應用（包括部分全電動控制），同時行業(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，帶動了注塑機（包括擠出機）產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動了變頻調(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布局的力度。

注塑機節(jié)約電能的同時，做出合格產(chǎn)品，保護好模具更是注塑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。這些年，智能應用案例移植到注塑機應用，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保護模具等設備起到了很好地作用。引入機器視覺檢測設備，即CCD（Charge-coupled Device）圖像傳感器，通過CCD能夠把光學影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳送智能圖像處理與決策系統(tǒng)，對光學影像判斷正確與否，實施有效控制。就是在塑機與模具的地方安裝幾個工業(yè)照相機或鏡頭用視覺設備代替人眼完成測量、檢查、引導、識別等功能，實現(xiàn)減少人工、降低勞動強度、對接信息化智能化建設等。一般可以安裝6個CCD相機。

注塑模作為塑件加工中重要的成型工裝設備，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，延長模具使用壽命，是注塑行業(yè)節(jié)能減排、降本增效的重要議題。目前模具保護器適用注塑機運行情況實時監(jiān)視、檢測和控制，利用機器視覺實時拍攝運算等處理，智能話監(jiān)控注塑機，檢測脫模不良、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位、粘模、色澤、閉模、產(chǎn)品脫落等。通過這樣監(jiān)控可以避免模具壓壞損傷而停產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期。當出現(xiàn)不良產(chǎn)品或短射時，系統(tǒng)還能及時提醒操作者。當然應用圖像傳感器除了監(jiān)視模具外，還有拓展功能，尤其與注塑機智能控制系統(tǒng)兼容，還能做為控制產(chǎn)品質(zhì)量，識別和不合分類，以減少人工檢驗產(chǎn)品帶來的疲勞造成產(chǎn)品的誤判和錯判等。

據(jù)報道，2019年預計塑料的生產(chǎn)和焚化將產(chǎn)生超過8.5億t二氧化碳當量，相當于189個500 MW燃煤發(fā)電廠的排放量。

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

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，在未來的減排之路上任重道遠，同時還是要通過技術進步進行減排，應用新型能源。目前，注塑行業(yè)通過節(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重要途徑，實施節(jié)能減排、降本增效是實現(xiàn)“雙碳”目標基礎。還應以“智造”賦能減碳，為助力注塑行業(yè)智造升級，綠色轉(zhuǎn)型提供源源動力。將實施一系列舉措來降低排放量，為減緩全球溫室效應貢獻微薄力量。