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基于“雙碳”目標下注塑機節能化的改進

發布時間：

2025-01-06

摘要：注塑行業是耗能較高，碳排放較大的行業。注塑機在注塑中起著重要的作用，目前從注塑機上進行節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、變頻調節裝置、料筒電磁節能加熱、烘干料桶節能裝置和視覺檢測設備等項目，都有從各個環節中講述裝置基本原理和提出節能的效果，值得注塑企業選用或推廣，也是注塑機節能化發展的要求。節能減排是一項系統工作，可以從每一個細節做起，注塑行業不列外。

關鍵詞：碳達峰；碳中和；節能減排；節能裝置

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。制造業中注塑機的耗能電老虎之一，注塑機數量龐大，使用壽命一般在20年左右。

據有關文獻報道，南方一發達城市塑料制品的碳排放占制造業的相對值高，其工業增加值占制造業產值3.25%，電力耗能占制造業耗能的10.62%，塑料制品業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年前實現碳中和（簡稱“雙碳”目標）。面對“雙碳”目標下，注塑機節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，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]。為了實現注塑機節能低碳，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的應用（包括部分全電動控制），同時行業正在逐步開展加熱圈、干燥料斗的加熱節能配套工作。其成果帶來的節能效益是一筆不小的數目，也是減少排放的措施。塑料行業的巨大空間，帶動了注塑機（包括擠出機）產業快速發展，帶動了變頻調節裝置、節能加熱圈、烘料節能裝置作為塑料機械的加熱節能產品開發和發展，不少節能產品的配套廠商加大了全國布局的力度。

注塑機節約電能的同時，做出合格產品，保護好模具更是注塑節能的重要環節。這些年，智能應用案例移植到注塑機應用，對提高產品質量，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能夠把光學影像轉化為數字信號傳送智能圖像處理與決策系統，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，模具在注塑加工中占據著重要比例，注重模具使用維護，延長模具使用壽命，是注塑行業節能減排、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，智能話監控注塑機，檢測脫模不良、短射或產品飛邊，監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、產品脫落等。通過這樣監控可以避免模具壓壞損傷而停產，縮短生產周期。當出現不良產品或短射時，系統還能及時提醒操作者。當然應用圖像傳感器除了監視模具外，還有拓展功能，尤其與注塑機智能控制系統兼容，還能做為控制產品質量，識別和不合分類，以減少人工檢驗產品帶來的疲勞造成產品的誤判和錯判等。

據報道，2019年預計塑料的生產和焚化將產生超過8.5億t二氧化碳當量，相當于189個500 MW燃煤發電廠的排放量。

據專家的估計，從現在開始到2050年全球塑料生產和焚化將累計排放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。

從這些數據中看出，注塑行業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，注塑行業通過節約電能，控制產品質量，生產更多地合格產品是減少排放的一個重要途徑，實施節能減排、降本增效是實現“雙碳”目標基礎。還應以“智造”賦能減碳，為助力注塑行業智造升級，綠色轉型提供源源動力。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。

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