一种陶瓷压机节能装置的制作方法

本实用新型涉及陶瓷机械技术领域，尤其涉及一种陶瓷压机节能装置。

背景技术：

在国家鼓励和推动实施节能减排的背景下，各行各业均逐渐地深入改进生产设备，以实现环保、节能、减排放的目标。

自动液压压砖机是机、电、液、气一体化、高技术、高精度的现代化全自动设备，专门用于陶瓷墙地砖生产过程中的粉料压制成型。它由主机部分、液压部分、电气控制部分、布料装置、翻坯输送装置等组成，采用液压传动，可编程控制器实现控制功能。自动液压压砖机在自动循环中，动作归纳如下：推坯布料（模具一次下降）—模具二次下降—横梁快下—横梁慢下—惯性加压—低压加压—排气—二次加压—排气—泵压—增压加压—保压—卸压— 开模（模具上升）—横梁快上—横梁慢上。自动循环过程中，要求每个动作都在很短的时间内完成，因而液压系统的设计要满足动作响应快，工作稳定，重复精度高的要求，电气控制系统也要适应液压系统，要求控制灵敏，反应速度快。

现有的自动液压压砖机往往通过以下方案实现节能优化：

（1）定量泵改变量泵方案。将原有定量泵改为变量泵以后，通过斜盘改变了泵输出流量的大小，减小油泵的输出功率，节能率能达到15%左右。但是，因变量泵自身结构原因，整机生产中动作响应慢，对产品的生产精度控制不够高，且变量泵结构复杂，对液压油要求高，后期维护成本大。

（2）变频器驱动三相异步电机方案。国内有少数节能公司通过加装变频器驱动三相异步电机，在压机压制时变频器输出高速，在压制结束后变频器输出低速，尽可能减少溢流，通过现场运行情况来看，收到一定的效果，节电率可达到18%左右；但是，三相异步电机动态响应很慢，同时，为了使变频器在频繁的高低速切换时不报过载和过流故障，需将变频器容量增大，导致硬件成本增加，所以用变频器进行改造也不是一种理想的方法。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、操作方便的陶瓷压机节能装置，可以更好地提高液压装置的控制精度，从而实现显著的节能效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种陶瓷压机节能装置，包括陶瓷压砖机、伺服驱动器、永磁同步电机及液压装置，所述伺服驱动器、永磁同步电机及液压装置依次连接并分别固定于所述陶瓷压砖机上；所述伺服驱动器用于驱动永磁同步电机转动，所述永磁同步电机用于驱动液压装置，所述液压装置内设有主泵且所述主泵用于驱动陶瓷压砖机工作，所述伺服驱动器、永磁同步电机及主泵构成双闭环节能液压伺服控制装置；所述伺服驱动器包括PID调节器、数模转换器、执行器、传感设备及模数转换器，所述PID调节器、数模转换器、执行器、传感设备及模数转换器依次相连构成双闭环回路。

作为上述方案的改进，所述PID调节器包括PID运算器及控制器。

作为上述方案的改进，所述控制器为32位高速数字信号处理器。

作为上述方案的改进，所述传感设备为传感器或变送器。

作为上述方案的改进，所述传感器包括速度传感器及压力传感器；所述速度传感器设于所述永磁同步电机上，所述PID调节器、数模转换器、执行器、压力传感器及模数转换器依次相连构成压力闭环回路；所述压力传感器设于所述主泵的压力出口上，所述PID调节器、数模转换器、执行器、速度传感器及模数转换器依次相连构成流量闭环回路。

作为上述方案的改进，所述伺服驱动器还包括直流电抗器。

作为上述方案的改进，所述主泵为柱塞泵。

实施本实用新型的有益效果在于：

本实用新型陶瓷压机节能装置包括陶瓷压砖机、伺服驱动器、永磁同步电机及液压装置，其中，伺服驱动器、永磁同步电机及液压装置的主泵相结合，构成的双闭环节能液压伺服控制装置，可使永磁同步电机的转速与主泵的流量和压力比相匹配，真正实现了按需供油，没有溢流损耗，系统效率高，同时，降低了油温，降低设备维护成本，大大延长设备的使用寿命。

本实用新型陶瓷压机节能装置中的伺服驱动器包括PID调节器、数模转换器、执行器、传感设备及模数转换器。其中，所述PID调节器、数模转换器、执行器、压力传感器及模数转换器依次相连构成压力闭环回路；所述PID调节器、数模转换器、执行器、速度传感器及模数转换器依次相连构成流量闭环回路。因此，通过压力闭环回路及流量闭环回路可根据所需的压力和流量，实现精准、快速的控制，改变生产过程中布料、低压压制、保压等过程中永磁同步电机的转速，从而减少油的溢流，降低油温，减小能耗，更好地实现显著的节能效果。

附图说明

图1是本实用新型陶瓷压机节能装置的结构示意图；

图2是本实用新型中伺服驱动器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1，图1显示了本实用新型陶瓷压机节能装置100的具体结构，其包括陶瓷压砖机1、伺服驱动器2、永磁同步电机3及液压装置4，所述伺服驱动器2、永磁同步电机3及液压装置4依次连接并分别固定于所述陶瓷压砖机1上；其中，所述伺服驱动器2用于驱动永磁同步电机3转动，所述永磁同步电机3用于驱动液压装置4，所述液压装置4内设有主泵且所述主泵用于驱动陶瓷压砖机1工作，所述伺服驱动器2、永磁同步电机3及主泵构成双闭环节能液压伺服控制装置。所述主泵优选为柱塞泵，额定压力高、结构紧凑、效率高，流量调节方便。

需要说明的是，本实用新型中引入永磁同步电机3，结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高；和直流电机相比，永磁同步电机3没有直流电机的换向器和电刷等缺点；和异步电动机相比，永磁同步电机3由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；永磁同步电机3还能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制。本实用新型通过伺服驱动器2、永磁同步电机3及液压装置4（柱塞泵）的有效结合，构成双闭环（压力、速度）节能液压伺服控制装置，使永磁同步电机3的转速与柱塞泵的流量和压力比相匹配，真正实现了按需供油，没有溢流损耗，系统效率高，同时，降低了油温，降低设备维护成本，大大延长设备的使用寿命。

如图2所示，所述伺服驱动器2包括PID调节器21、数模转换器22、执行器23、传感设备24及模数转换器25，所述PID调节器21、数模转换器22、执行器23、传感设备24及模数转换器25依次相连构成双闭环回路。具体地，所述PID调节器21包括PID运算器211及控制器212，所述控制器212优选为32位高速数字信号处理器，性能卓越。

需要说明的是，伺服驱动器2的工作原理如下：传感设备24实时检测模拟被控变量，模数转换器25将模拟被控变量转换为数字被控变量，PID调节器21中的PID运算器211将数字被控变量与给定值进行比较，得到偏差值，PID调节器21中的控制器212调节数字操作变量，以使偏差趋近于零，数模转换器22将数字操作变量转换为模拟操作变量，最后输出的模拟操作变量通过执行器23作用于过程，实现永磁同步电机3的有效驱动。

另外，所述传感设备24为传感器或变送器，通过传感器或变送器可实时检测被控变量。

需要说明的是，所述传感器包括速度传感器及压力传感器。其中，所述速度传感器设于所述永磁同步电机3上，所述PID调节器21、数模转换器22、执行器23、压力传感器及模数转换器25依次相连构成压力闭环回路；所述压力传感器设于所述主泵的压力出口上，所述PID调节器21、数模转换器22、执行器23、速度传感器及模数转换器25依次相连构成流量闭环回路。因此，通过压力闭环回路及流量闭环回路可根据所需的压力和流量，实现精准、快速的控制，具体地，通过本实用新型中的伺服驱动器2可保证响应时间为20ms，压力波动范围为±0.5bar，启动转矩:0Hz /180%，稳速精度:±0.02%，转矩控制精度:±5%。

进一步，所述伺服驱动器2还包括直流电抗器，可进一步提高伺服驱动器2的可靠性，降低故障率，具有缺相、短路、过热检测等多种保护方式。

下面结合具体的数据对本实用新型作进一步的详细描述。

根据经验，对于使用变量泵的压机，平均节能率可达20%左右，以1台90KW压机，负载率为80%，年生产时间为5000小时，平均电价0.7元/kW.h的陶瓷压机为例，其节电经济效益分析如下：年节电量=90×0.8×20%×5000=72000（kW.h）；年节省电费=72000×0.7=50400元；因此，一台90KW压机伺服系统投资费用约14.5万元，项目投资回收期=14.5×10000÷50400=2.88年。

与现有技术相比，本实用新型陶瓷压机节能装置100通过伺服改造后，以节省电费计投资回收期为2.88年，而永磁同步电机3的寿命在十年以上，因此，本实用新型的经济效益是非常明显的。

由上可知，本实用新型通过由伺服驱动器2、永磁同步电机3及主泵所构成的双闭环节能液压伺服控制装置可以更好地提高液压装置4的控制精度，改变生产过程中布料、低压压制、保压等过程中永磁同步电机3的转速，以控制主泵的流量和各阶段的系统压力，从而减少油的溢流，降低油温，减小能耗，更好地实现显著的节能效果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。