Troškovi energije jedan su od najvažnijih operativnih troškova u svakom proizvodnom okruženju. Za tvrtke koje masovno proizvode papirnate tanjure, ladice ili celuloznu-lijevanu ambalažu, opcije prijenosa-osobito treba li ili ne postavitipuni servo motori stroj za izradu tanjurakonfiguracija-može napraviti mjerljivu razliku u mjesečnim računima za struju. Ali koliko su energetski-učinkoviti strojevi za izradu papirnih tanjura s punim servo motorom? I kakvi su u usporedbi s konvencionalnim alternativama?
U ovom radu detaljno se raspravlja o mehaničkim, numeričkim i praktičnim čimbenicima koji određuju energetsku učinkovitost u proizvodnji papirnih ploča.
Što "puni servo" zapravo znači u ovom kontekstu
Izraz puni servo su strojevi kod kojih se sve glavne osi gibanja-uključujući glavni hod preše, mehanizam za uvlačenje i sustav za izbacivanje-pokrećupuni servo motori stroj za izradu tanjuratehnologiju, umjesto konvencionalnih indukcijskih motora ili pneumatskih aktuatora.
Servo motor je motor zatvorene-petlje koji prima povratnu informaciju od kodera i kontinuirano prilagođava svoju brzinu, moment i položaj u stvarnom vremenu. Ovo se bitno razlikuje od konvencionalnog AC indukcijskog motora, koji radi fiksnom brzinom bez obzira na to je li u tom trenutku zapravo potrebna puna snaga.
U potpuno servo stroju za papirne ploče, servo sustav apsorbira struju samo proporcionalno stvarnom mehaničkom opterećenju u svakoj fazi ciklusa. Tijekom faze zadržavanja - kada kalup drži položaj - motor ne zahtijeva gotovo ništa. Tijekom takta prešanja, povećava se. Ovo usklađivanje-dinamičkog opterećenja temelj je energetske učinkovitosti servo uređaja.
Usporedba energije: Servo nasuprot konvencionalnih pogonskih sustava
Da biste razumjeli jaz u učinkovitosti, pogledajte rasipanje tradicionalnih strojeva.
Tradicionalni papirnati tanjuri obično su konfigurirani sa sljedećim upravljačkim programima:
AC indukcijski motor + zamašnjak + spojka/kočnica: Motor neprekidno radi punom brzinom, a zamašnjak pohranjuje kinetičku energiju. Spojka se uključuje kako bi pokrenula hod preše. Energija se neprestano troši čak i kada se ne događa nikakvo oblikovanje.
Hidraulička pogonska jedinica: hidraulička pumpa pokretana indukcijskim motorom koja neprekidno radi radi održavanja tlaka u sustavu. Ako preša miruje ili čeka između ciklusa, pumpa još uvijek cirkulira ulje i troši energiju.
Pneumatski sustavi: Zračni kompresor radi gotovo neprekidno, zbog gubitaka kompresije i curenja, učinkovitost pneumatskih sustava već je vrlo niska.
U sva tri slučaja potrošnja energije uvelike je odvojena od stvarne proizvodne potražnje. Stroj koristi-punu snagu bez obzira na to je li u sredini-hoda ili čeka na sljedeću prazninu za uvlačenje.
Potpuni servo sustavi eliminiraju ovaj otpad. Industrijski podaci i testiranje opreme dosljedno pokazuju da potpuni servo strojevi za papirnate ploče troše 30% do 60% manje električne energije u usporedbi s ekvivalentnim hidrauličkim ili-mehaničkim strojevima s zamašnjakom koji proizvode isti volumen.
Zapravo, proizvodna-linija za proizvodnju papirnatih tanjura srednje veličine koja radi u dvije smjene dnevno mogla bi uštedjeti između 8 000 i 25 000 kilovat-sati godišnje prelaskom s hidrauličkog na puni servo pogon, ovisno o veličini stroja, brzini proizvodnje i lokalnim cijenama električne energije.
Zašto su uštede tako dosljedne
Nekoliko inženjerskih čimbenika objašnjava zašto puni servo sustavi rade tako dobro u pogledu energije:
Regenerativno kočenje
Kada servo motor usporava - kao na kraju takta prije kretanja unatrag -, ponaša se poput generatora, vraćajući kinetičku energiju i vraćajući je natrag u pogonsku sabirnicu ili kondenzatorsku bateriju. Ovajregenerativnisposobnost znači da se energija ponovno hvata, a ne rasipa kao toplina, kao što bi bilo u mehaničkoj kočnici ili hidrauličkom sigurnosnom ventilu.
Ovi sićušni povrati dodaju značajan dio ukupnog proračuna energije za strojeve s brzim ciklusima koji rade između 60 i 120 otkucaja u minuti.
Precizni profili kretanja
Servo kontroleri omogućuju inženjerima programiranje prilagođenih profila gibanja za svaku osovinu. Umjesto fiksnog bregastog-hoda, preša može brzo ubrzati, usporiti prije zatvaranja kako bi se smanjio udar, zadržati na optimalnom pritisku, zatim se brzo povući - sve u glatkoj, optimiziranoj krivulji. To istovremeno smanjuje vršnu struju i mehanički stres.
Uklanjanje gubitaka u stanju pripravnosti
Hidraulički sustavi zahtijevaju neprekidno radnu pumpu za održavanje tlaka u sustavu. Čak iu stanju mirovanja, ovo košta energije. Servo pogon u stanju pripravnosti troši blizu-nulte struje. Za radnje s čestim zastojima, promjenama smjena ili promjenjivim-rasporedima potražnje, ta se razlika znatno povećava tijekom godine dana.
Smanjeno stvaranje topline
Budući da su servo motori učinkovitiji, proizvode manje otpadne topline. Ovo ima sekundarnu prednost: smanjeni zahtjevi za hlađenjem za električni ormarić i okolni radni prostor, što se prevodi u manja opterećenja HVAC-a u proizvodnom pogonu.
Stvarna učinkovitost u odnosu na procijenjenu učinkovitost: na što obratiti pozornost
Specifikacije proizvođača o potrošnji energije obično se mjere u savršenim uvjetima. To znači trčati cijelo vrijeme bez zaustavljanja. Ali izvedba-u stvarnom svijetu ovisi o još nekoliko stvari.
Prvo je brzina proizvodnje. Energija koja se koristi po stavci je najbolja kada stroj radi pri ili blizu nazivne brzine. Ako radite na 50% na stroju napravljenom za visok učinak, potrošit će manje ukupne energije. Ali može pogoršati omjer energije-po-ploči.
Drugo su karakteristike materijala. Deblje ili gušće sirovine trebaju veću silu oblikovanja. To povećava zahtjev za momentom motora. Ako prijeđete sa standardnog papira na teži ili više-slojni papir, potrošnja energije po ciklusu će se povećati.
Treće je održavanje temperature. Grijaći elementi u matrici ne utječu na korištenje energije servo pogonskog sustava.
Učinkovita izolacija sklopa kalupa i optimizirani ciklusi zagrijavanja-gore/hlađenja-dolje važni su koliko i pogonski sustav za ukupnu energetsku učinkovitost stroja.
Status održavanja: Istrošeni ležajevi, neusklađene vodilice ili kontaminacija kontaminiranih enkodera servo povratne sprege povećavaju trenje i otpor, tjerajući motor da radi jače. Dobro-održavanpuni servo motori stroj za izradu tanjuradosljedno nadmašuje zanemarenu u energetskim metrikama.
Izvan energije: Ostale operativne prednosti potpunog servoagregata
Energetska učinkovitost je glavni pokazatelj. Ali potpuni servo strojevi imaju i druge dobre strane za rad. O njima vrijedi razmisliti:
Veća preciznost i ponovljivost
Budući da servo motori odgovaraju-na povratne informacije kodera u stvarnom vremenu, ujednačenost dimenzija tijekom tisuća ciklusa znatno je bolja od bregastih pogona ili hidrauličnih preša. Ovo smanjuje stope otpada - što je samo po sebi oblik materijalne i energetske učinkovitosti.
Niže razine buke
Hidraulički agregati i pneumatski sustavi notorno su glasni. Potpuno servo strojevi rade znatno tiše, poboljšavajući radno okruženje i smanjujući potrebu za zaštitom sluha u objektima sa strogim radnim propisima.
Smanjeno vrijeme održavanja
Ne morate mijenjati hidraulično ulje. Ne morate mijenjati filtere. Ne morate slijediti raspored održavanja kompresora zraka. Servo{3}}sustav ima jednostavne mehaničke dijelove. To znači manje planiranih zaustavljanja zbog održavanja. To također znači manju mogućnost iznenadnih kvarova. Tijekom vijeka trajanja stroja, to dovodi do veće ukupne učinkovitosti opreme (OEE). Dakle, ovo je još jedan način da se neizravno postigne učinkovitost.
Podaci i sposobnost praćenja
Moderni servo pogoni imaju komunikacijska sučelja. To su obično Ethernet/IP, Ethernet Square ili Modbus. Oni prate potrošnju energije, vrijeme ciklusa i opterećenje motora u stvarnom vremenu. Ovi podaci omogućuju voditeljima proizvodnje da pronađu neučinkovitosti. Također im omogućuje praćenje potrošnje energije za svaku proizvodnu seriju. I to im omogućuje planiranje rasporeda za korištenje izvan-vršnih cijena električne energije.
Je li viši početni trošak opravdan?
Potpuno servo strojevi za papirnate ploče obično imaju višu nabavnu cijenu od njihovih hidrauličkih ili mehaničkih ekvivalenata istog volumena. Premija se razlikuje ovisno o tržištu i konfiguraciji, ali 20% do 40% viši kapitalni trošak nije neuobičajen. Ulaganje u apuni servo motori stroj za izradu tanjurazahtijeva pažljivu procjenu obujma proizvodnje i cijene energije.
Za većinu poduzeća srednjeg{0}}i velikog-kapaciteta, razdoblje povrata samo za uštedu energije je unutar 2 do 4 godine po uobičajenoj cijeni električne energije-i obično je kraće u područjima s visokim industrijskim stopama. Kada se uračunaju smanjeni troškovi održavanja i niža stopa otpada, slika ukupnog troška vlasništva postaje još uvjerljivija.
Za okruženja niske-proizvodnje ili povremene proizvodnje računica je drugačija. Ako stroj radi samo nekoliko sati dnevno, apsolutna ušteda energije je manja, a time se produljuje i razdoblje povrata.
Sažetak
Papirnate ploče s punim servo motorom doista su energetski učinkovitije od hidrauličkih, pneumatskih ili-mehaničkih alternativa – izravna potrošnja energije obično se kreće od 30% do 60%. Učinkovitost proizlazi iz-kontrole motora koja reagira na opterećenje, regenerativne obnove energije i eliminacije gubitaka u stanju pripravnosti svojstvenih hidrauličkim sustavima.
Tehnologija također donosi dodatne prednosti u smislu točnosti, razine buke, održavanja i vidljivosti podataka, poboljšavajući ukupnu ekonomiju proizvodnje. Za tvrtke koje planiraju novu proizvodnu liniju ili nadograđuju postojeću opremu, energetska učinkovitost pogonskog sustava zaslužuje ozbiljnu težinu u odluci o kupnji -, a ne samo cijenu naljepnice.