Troškovi energije jedan su od najvažnijih operativnih troškova u svakom proizvodnom okruženju. Za preduzeća koja masovno proizvode papirnate ploče, pladnjeve ili ambalažu od pulpe, opcije prijenosa-posebno da li da uvedu ili neMašina za izradu papirnih ploča sa punim servo motorimakonfiguracija{0}}može napraviti mjerljivu razliku u mjesečnim računima za struju. Ali koliko su zapravo energetski{2}}efikasne mašine za izradu papirnih ploča sa punim servo motorom? I kako se one mogu porediti sa konvencionalnim alternativama?
U ovom radu detaljno se razmatraju mehanički, numerički i praktični faktori koji određuju energetske performanse u proizvodnji papirnih ploča.
Šta "Puni servo" zapravo znači u ovom kontekstu
Izraz potpuni servo su mašine u kojima se sve glavne ose kretanja-uključujući glavni hod pritiska, mehanizam za dovod i sistem za izbacivanje-pokrećuMašina za izradu papirnih ploča sa punim servo motorimatehnologiju, a ne konvencionalne indukcijske motore ili pneumatske aktuatore.
Servo motor je motor zatvorene{0}}petlje koji prima povratnu informaciju od enkodera i kontinuirano prilagođava svoju brzinu, moment i poziciju u realnom vremenu. Ovo se fundamentalno razlikuje od konvencionalnog indukcionog motora na izmjeničnu struju, koji radi fiksnom brzinom bez obzira na to da li je u tom trenutku zaista potrebna puna snaga.
U punoj servo mašini za papirne ploče, servo sistem apsorbuje struju samo proporcionalno stvarnom mehaničkom opterećenju u svakoj fazi ciklusa. Tokom faze zadržavanja - kada kalup drži poziciju -, motor ne zahtijeva gotovo ništa. Tokom pritiska pritiska, on se povećava. Ovo dinamičko{5}}podudaranje opterećenja je osnova energetske efikasnosti servo uređaja.
Poređenje energije: Servo u odnosu na konvencionalne pogonske sisteme
Da biste razumjeli jaz u efikasnosti, pogledajte otpad tradicionalnih mašina.
Tradicionalne papirne ploče se obično konfiguriraju sa sljedećim drajverima:
Indukcioni motor na izmjeničnu struju + zamašnjak + kvačilo/kočnica: Motor radi neprekidno punom brzinom i zamašnjak pohranjuje kinetičku energiju. Kvačilo se uključuje kako bi pokrenulo hod presa. Energija se konstantno troši čak i kada nema formiranja.
Hidraulična pogonska jedinica: Hidraulična pumpa koju pokreće indukcioni motor koji radi kontinuirano kako bi održao pritisak u sistemu. Ako presa radi u praznom hodu ili čeka između ciklusa, pumpa još uvijek cirkulira ulje i troši snagu.
Pneumatski sistemi: Vazdušni kompresor radi gotovo kontinuirano, zbog gubitaka na kompresiju i curenja, efikasnost pneumatskih sistema je već veoma niska.
U sva tri slučaja, potrošnja energije je u velikoj mjeri odvojena od stvarne proizvodne potražnje. Mašina se približava-punom snagom bez obzira na to da li je u sredini-hoda ili čeka da se sljedeći prazan ubaci.
Potpuni servo sistemi eliminišu ovaj otpad. Industrijski podaci i testiranje opreme dosljedno pokazuju da potpuno servo mašine za papirne ploče troše 30% do 60% manje električne energije u poređenju sa ekvivalentnim hidrauličnim ili zamašnjačkim-mehaničkim mašinama koje proizvode istu izlaznu zapreminu.
Zapravo, linija za proizvodnju papirnih ploča srednje veličine koja radi u dvije smjene dnevno može uštedjeti između 8.000 i 25.000 kilovat-sati godišnje prelaskom s hidrauličnog na puni servo pogon, ovisno o veličini mašine, brzini proizvodnje i lokalnim cijenama električne energije.
Zašto su uštede tako dosljedne
Nekoliko inženjerskih faktora objašnjava zašto puni servo sistemi rade tako dobro u smislu energije:
Regenerativno kočenje
Kada se servo motor uspori - kao na kraju hoda prije nego što se okrene unazad -, on se ponaša kao generator, preuzima kinetičku energiju i vraća je nazad u sabirnicu vozača ili banku kondenzatora. Ovoregenerativnosposobnost znači da se energija ponovo hvata, a ne raspršuje kao toplota, kao što bi to bilo u mehaničkoj kočnici ili hidrauličkom ventilu za rasterećenje.
Ovi mali oporavak dodaju značajan dio ukupnog energetskog budžeta za brze biciklističke mašine koje rade između 60 i 120 otkucaja u minuti.
Precise Motion Profiles
Servo kontroleri omogućavaju inženjerima da programiraju prilagođene profile kretanja za svaku osovinu. Umjesto fiksnog hoda -, presa može ubrzati brzo, usporiti prije zatvaranja da smanji udar, zadržati se na optimalnom pritisku, a zatim se brzo povući - sve u glatkoj, optimizovanoj krivini. Ovo istovremeno smanjuje vršnu struju i mehanički stres.
Eliminacija gubitaka u stanju pripravnosti
Hidraulični sistemi zahtevaju pumpu koja neprekidno radi za održavanje pritiska u sistemu. Čak i u praznom hodu, ovo košta energiju. Servo pogon u stanju pripravnosti privlači skoro-nultu struju. Za operacije sa čestim zastojima, promjenama smjena ili promjenjivim rasporedom-potražnja, ova razlika se značajno povećava tokom godine dana.
Smanjena proizvodnja toplote
Pošto su servo motori efikasniji, oni proizvode manje otpadne toplote. Ovo ima sekundarnu korist: smanjeni zahtjevi za hlađenjem za električni ormar i radni prostor koji ga okružuje, što znači niže HVAC opterećenja u proizvodnom pogonu.
Stvarna efikasnost u odnosu na ocenjenu efikasnost: Šta gledati
Specifikacije za potrošnju energije proizvođača obično se mjere u savršenim uvjetima. To znači da trčite cijelo vrijeme bez ikakvih zaustavljanja. Ali stvarni-svjetski učinak zavisi od još nekoliko stvari.
Prvo je brzina proizvodnje. Energija koja se koristi po predmetu je najbolja kada mašina radi na ili blizu svoje nazivne brzine. Ako radite na 50% na mašini napravljenoj za visok učinak, ona će koristiti manje ukupne energije. Ali to može pogoršati omjer energije-po-ploči.
Drugo su karakteristike materijala. Debljim ili gušćim sirovinama je potrebna veća sila oblikovanja. Ovo povećava potražnju za obrtnim momentom motora. Ako pređete sa standardnog papira na teži ili višeslojni papir, potrošnja energije po ciklusu će se povećati.
Treće je održavanje temperature. Grijaći elementi u matrici ne utiču na potrošnju energije servo pogonskog sistema.
Efikasna izolacija sklopa kalupa i optimizirani ciklusi -zagrijavanja/hlađenja-i su važni koliko i pogonski sistem za ukupne energetske performanse mašine.
Status održavanja: Istrošeni ležajevi, neusklađene vodilice ili kontaminacija kontaminiranih servo povratnih kodera povećavaju trenje i otpor, prisiljavajući motor da radi jače. Dobro-održavanMašina za izradu papirnih ploča sa punim servo motorimakonzistentno nadmašuje zanemareni u energetskim metrikama.
Izvan energije: druge operativne prednosti potpunog servo-a
Energetska efikasnost je glavni indikator. Ali potpune servo mašine imaju i druge dobre strane za rad. O njima vrijedi razmisliti:
Veća preciznost i ponovljivost
Budući da servo motori reaguju na povratne informacije enkodera-u realnom vremenu, ujednačenost dimenzija tokom hiljada ciklusa je znatno bolja od bregastih pogona ili hidrauličnih presa. Ovo smanjuje stope otpada -, što je samo po sebi oblik materijalne i energetske efikasnosti.
Niži nivoi buke
Hidraulične jedinice i pneumatski sistemi su notorno glasni. Pune servo mašine rade znatno tiše, poboljšavajući radno okruženje i smanjujući potrebu za zaštitom sluha u objektima sa strogim propisima o radu.
Smanjeno vrijeme zastoja u održavanju
Ne morate mijenjati hidraulično ulje. Ne morate mijenjati filtere. Ne morate slijediti raspored održavanja zračnih kompresora. Sistem na servo{3}} ima jednostavne mehaničke dijelove. To znači manje planiranih zaustavljanja održavanja. To također znači manju mogućnost iznenadnih kvarova. Tokom životnog veka mašine, to dovodi do veće ukupne efikasnosti opreme (OEE). Dakle, ovo je još jedan način da se postigne efikasnost indirektno.
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 realnom vremenu. Ovi podaci omogućavaju menadžerima proizvodnje da pronađu neefikasnost. Također im omogućava praćenje potrošnje energije za svaki proizvodni ciklus. I omogućava im da planiraju rasporede za korištenje van{5}}vršnih cijena električne energije.
Da li je viši početni trošak opravdan?
Pune servo mašine za papirne ploče obično imaju višu nabavnu cijenu od njihovih hidrauličnih ili mehaničkih ekvivalenata iste zapremine. Premija varira ovisno o tržištu i konfiguraciji, ali 20% do 40% veći kapitalni trošak nije neobičan. Ulaganje u aMašina za izradu papirnih ploča sa punim servo motorimazahtijeva pažljivu procjenu obima proizvodnje i cijene energije.
Za većinu preduzeća srednjih{0}}i velikih-poslova, period povrata samo za uštedu energije je u roku od 2 do 4 godine po tipičnoj cijeni električne energije-i obično je kraći u područjima s visokim industrijskim cijenama. Kada se uzmu u obzir smanjeni troškovi održavanja i niže stope otpada, ukupna slika troškova vlasništva postaje još uvjerljivija.
Za okruženja male{0}}proizvodnje ili s prekidima, proračun je drugačiji. Ako mašina radi samo nekoliko sati dnevno, apsolutna ušteda energije je manja i period povrata se u skladu s tim produžava.
Rezime
Papirne ploče sa punim servo motorom su zaista energetski efikasnije od hidrauličnih, pneumatskih ili{0}}mehaničkih alternativa – direktna potrošnja energije se obično kreće od 30% do 60%. Efikasnost dolazi od kontrole motora koji reaguje na opterećenje{4}}, regenerativnog povrata energije i eliminacije gubitaka u stanju pripravnosti koji su svojstveni hidrauličkim sistemima.
Tehnologija takođe pruža sporedne prednosti u smislu tačnosti, nivoa buke, održavanja i vidljivosti podataka, poboljšavajući ukupnu ekonomičnost proizvodnje. Za preduzeća koja planiraju novu proizvodnu liniju ili nadogradnju postojeće opreme, energetske performanse pogonskog sistema zaslužuju ozbiljnu težinu u odluci o kupovini -, a ne samo cijena naljepnice.