2.1    比例变量泵节能系统

        立式注塑机节能最有效的措施之一是实现执行机构与动力机构两者之间的自适应调节匹配。比例变量泵有闭环比例变量泵、开环比例变量泵两种。开环比例变量泵是一种典型的容积、节流调速回路。负载敏感泵节能液压系统由负载敏感控制的比例变量泵、含位置闭环的高速比例阀，以及位移传感器和压力传感器等组成，可提高动态响应速度，很好的实现这一匹配。

        变量泵实现了立式注塑机液压系统由阀控向泵控的转变，把传统的节流调速系统变为容积调速系统。当负载压力小于系统的设定压力时，泵处在流量控制状态；当负载压力达到或超过系统设定压力时，泵处在压力控制状态，此时泵输出的流量很小，只保证形成保压压力需要及补充系统的泄漏量。以此来适应立式注塑机各工况所需功率差别较大的情况，使之与负载所需功率自适应，达到节能的目的。系统采用高频响应控制阀，通过外置的压力传感器（位于泵出口）和内置的位移（或角度）传感器，检测系统状态并反馈至放大器，对输出的流量和压力进行实时检测、比较和修正，实现系统流量和压力的闭环控制。

        负载敏感变量泵液压节能系统可以使液压动力输出随负载变化而同步化，比例压力及流量控制阀与泵结合为一体，交流电动机转速为恒定，响应时间较快，且没有磁带效应及转动惯量的影响。同时，因为压力与流量控制呈良好的线性，不但提高了控制精度，而且使制品的不良率少、重复性好、尺寸精度高、质量偏差量得到了有效的控制，是一项较理想的节能液压系统。这一系统主要的不足就是泵控系统的响应速度比阀控系统要慢，且其交流电动机转速恒定，节能效果不如变频系统好。

        为了满足节能与环保的总体要求和市场需求，提高国产立式注塑机的节能控制水平，自1997年开始，国内已有企业先后研制开发了采用具有国际先进水平的比例变量泵系统的多种精密节能型立式注塑机。产品投放市场后，产生了可观的社会效益和经济效益。

2.2    定量泵与比例压力流量控制阀节能系统

        定量泵与比例压力流量控制阀系统采用定量泵供油，经过比例压力流量控制阀（PQ阀），同时采用溢流调节方式将多余的油液通过旁路流回油箱，比例节流阀的前后压差由比例溢流阀与主溢流阀保持恒定。在系统工作过程中，控制系统将模拟控制信号输入PQ阀，通过对PQ阀的调整来实现对系统压力、流量连续成比例的控制。这样，系统不但满足了立式注塑机开模、合模、注射、保压等动作对压力与流量的控制要求，而且保证了注塑成型工艺的稳定性和重复性。

        定量泵与比例压力流量控制阀节能系统有很好的发展趋势。由于系统采用非常小的压差来追踪负载压力和控制泵的压力，它比传统的液压传动在节能方面有一定的改进，一般可节约电能15%～25%，同时控制执行元件的速度可以不受油温影响。在注射成型过程中，由于产品成型所需冷却时间较长，所以它的节能效果较为明显。

        这种系统在实际工作过程中，还存在着较多的节流损失和溢流损失，特别是那些对保压压力要求比较高、时间比较长的制品成型过程，定量泵与比例压力流量控制阀节能系统的功率损失相对较大。因此国内立式注塑机生产厂商一般将这种节能动力驱动系统应用在中小型立式注塑机上。

2.3    定量泵与变频电机节能系统

        变频液压控制技术的节能原理是通过变频器对定量泵电机进行转速调节实现对立式注塑机液压系统工作流量的实时控制，使定量泵输出的流量刚好满足注塑工艺要求的流量，从而基本达到无溢流损耗的目的。变频调速技术是通过调节液压泵电机的转速，使动力机构的性能达到类似于变量泵节能系统，达到动力机构输出的流量与执行机构需要的流量相匹配的效果。变频调节技术根据注塑成型时的工艺要求，将立式注塑机控制器给出的设定比例压力阀、比例流量阀的模拟量信号传送给变频器，同时将电液比例控制系统模拟成负载跟踪控制系统，使变频电机的转动速度与立式注塑机各工况所需流量呈一定关系。将传统的定量泵改装成为变频变量驱动系统，可以使溢流阀的溢流流量降低到最小。

        目前我国塑料加工企业使用的立式注塑机90%以上都为定量泵液压系统，因此采用变频技术对立式注塑机进行节能改造在我国具有很好的推广价值和广阔的应用前景。注射成型各阶段频繁的速度变化使驱动电机总处于加减速工况下，由于转动惯量以及磁滞效应的影响，会使得响应速度变慢。而且交流变频调速系统在小流量状态下，节能效果没有变量泵系统好。若转速过低，还会影响油泵寿命及流量输出的稳定性。立式注塑机是否采用变频调速，主要看加工制品的要求。变频调速节能的本质就是在电机转速低于设置的最高转速情况下起到节能效果，低速运转时间越长，节能效果越明显。

3    立式注塑机液压系统的节能措施

        立式注塑机的工序过程基本是相同的，大致可分为7个工序过程：合模、射胶、保压、熔胶、冷却、开模、顶出，每一个工序都带有不同的能量消耗。立式注塑机液压系统大致可从以下几个方面减小能耗：

        （1）减小液压能在传输过程中的能量损失。液压油在传输过程中不可避免地存在着流量损失和压力损失，这部分能量损失在全部能量损失中占有相当大的比重。因此，流量阀要按系统中流量调节的范围进行合理调节，以保证其最小稳定流量能够满足使用要求。应合理选择液压元件，在满足负载所需要压力的情况下，尽可能降低压力阀的压力。

        （2）减小液压元件本身的能量消耗。主要通过开发新型液压节能元件和提高液压元件本身的质量来实现。比如通过优化各种液压阀阀口的流道以降低油液流经阀口的压力损失，通过优化驱动电磁换向阀的电磁铁来降低电器控制元件耗电量。

        （3）减小液压泵和负载间的功率过剩。可通过减小流量过剩和压力过剩两方面实现。在立式注塑机液压系统中常采用流量匹配回路、功率匹配回路、压力匹配回路3种方式实现功率匹配。

4    结语

        随着现代社会的不断发展，那些价格低、能耗大的立式注塑机必定被淘汰。全电动式立式注塑机在节能、环保和控制方面都具有独特的优势，先进的全电动式立式注塑机节电可达到70％，未来发展空间巨大。但这类立式注塑机在国内的研究开发起步较晚，专用控制器、伺服电机等核心技术还没掌握，整体技术与日本等先进国家相比还存在着较大差距。融合了全液压式立式注塑机的高性能和全电动式立式注塑机节能优点的电动—液压式立式注塑机将成为立式注塑机技术发展的方向。我国立式注塑机节能控制技术的研发重点是在改进和提高比例变量泵系统水平的同时，积极引进和自主开发高技术含量的全电动立式注塑机，降低全电动立式注塑机的生产成本。