Stroški energije so eden najpomembnejših operativnih stroškov v vsakem proizvodnem okolju. Za podjetja, ki množično proizvajajo papirnate krožnike, pladnje ali celulozno-ulito embalažo, možnosti prenosa-zlasti, ali uporabiti ali nestroj za izdelavo papirnih krožnikov s polnimi servo motorjikonfiguracija-lahko povzroči merljivo razliko v mesečnih računih za elektriko. Toda kako energijsko-učinkoviti so v resnici stroji za izdelavo papirnih krožnikov s polnim servo motorjem? In kako se primerjajo s konvencionalnimi alternativami?
V tem prispevku so podrobno obravnavani mehanski, numerični in praktični dejavniki, ki določajo energetsko učinkovitost pri proizvodnji papirnih plošč.
Kaj "Full Servo" dejansko pomeni v tem kontekstu
Izraz polni servo so stroji, pri katerih vse glavne osi gibanja-vključno z glavnim hodom stiskalnice, podajalnim mehanizmom in sistemom za izmet-poganjastroj za izdelavo papirnih krožnikov s polnimi servo motorjitehnologijo, namesto običajnih indukcijskih motorjev ali pnevmatskih pogonov.
Servo motor je motor s-zaprto zanko, ki prejema povratne informacije od dajalnika in nenehno prilagaja svojo hitrost, navor in položaj v realnem času. To se bistveno razlikuje od običajnega AC indukcijskega motorja, ki deluje s fiksno hitrostjo ne glede na to, ali je v tistem trenutku dejansko potrebna polna moč.
V popolnoma servo stroju za papirne plošče servo sistem absorbira tok samo sorazmerno z dejansko mehansko obremenitvijo na vsaki stopnji cikla. Med fazo zadrževanja -, ko kalup drži položaj -, motor ne zahteva skoraj nič. Med stiskalnim hodom se poveča. To dinamično usklajevanje-obremenitve je temelj energetske učinkovitosti servo.
Energijska primerjava: Servo v primerjavi s konvencionalnimi pogonskimi sistemi
Da bi razumeli vrzel v učinkovitosti, si oglejte odpadke tradicionalnih strojev.
Tradicionalni papirnati krožniki so običajno konfigurirani z naslednjimi gonilniki:
AC indukcijski motor + vztrajnik + sklopka/zavora: motor neprekinjeno deluje s polno hitrostjo in vztrajnik shranjuje kinetično energijo. Sklopka se vklopi za pogon stiskalnice. Energija se nenehno porablja, tudi ko se ne oblikuje.
Hidravlična pogonska enota: hidravlična črpalka, ki jo poganja indukcijski motor in deluje neprekinjeno za vzdrževanje tlaka v sistemu. Če je stiskalnica v prostem teku ali čaka med cikli, črpalka še vedno kroži olje in porablja energijo.
Pnevmatski sistemi: Zračni kompresor skoraj neprekinjeno deluje, zaradi kompresijskih izgub in puščanja je učinkovitost pnevmatskih sistemov že zelo nizka.
V vseh treh primerih je poraba energije v veliki meri ločena od dejanskega povpraševanja po proizvodnji. Stroj porabi skoraj-polno moč, ne glede na to, ali je sredi-hoda ali čaka na naslednji slepec za podajanje.
Popolni servo sistemi odpravijo te odpadke. Industrijski podatki in testiranje opreme dosledno kažejo, da stroji s popolnim servo pogonom za papirnate plošče porabijo od 30 % do 60 % manj električne energije v primerjavi z enakovrednimi hidravličnimi ali-mehanskimi stroji z vztrajnikom, ki proizvedejo enako količino izhoda.
Pravzaprav bi srednje{0}}velika proizvodna linija za papirnate krožnike, ki teče v dveh izmenah na dan, lahko prihranila med 8.000 in 25.000 kilovatnih-ur na leto s prehodom s hidravličnega na polni servo pogon, odvisno od velikosti stroja, hitrosti proizvodnje in lokalnih cen električne energije.
Zakaj so prihranki tako dosledni
Več inženirskih dejavnikov pojasnjuje, zakaj se polni servo sistemi tako dobro obnesejo v smislu energije:
Regenerativno zaviranje
Ko servo motor upočasni navzdol - kot na koncu giba pred vzvratno vožnjo -, deluje kot generator, pri čemer pridobi kinetično energijo in jo vrne nazaj v pogonsko vodilo ali kondenzatorsko baterijo. toregenerativnozmogljivost pomeni, da se energija ponovno zajame in ne razprši kot toplota, kot bi bilo v mehanski zavori ali hidravličnem varnostnem ventilu.
Te majhne povrnitve prispevajo k pomembnemu deležu celotnega proračuna energije za hitre kolesarske naprave, ki delujejo med 60 in 120 utripi na minuto.
Natančni profili gibanja
Servo krmilniki omogočajo inženirjem programiranje profilov gibanja po meri za vsako gred. Namesto giba, ki ga poganja fiksni odmikač, lahko stiskalnica hitro pospeši, upočasni, preden se zapre, da zmanjša udarec, ostane pri optimalnem pritisku, nato pa se hitro umakne - vse v gladki, optimizirani krivulji. To hkrati zmanjša porabo koničnega toka in mehansko obremenitev.
Odprava izgub v stanju pripravljenosti
Hidravlični sistemi zahtevajo neprekinjeno delujočo črpalko za vzdrževanje tlaka v sistemu. Tudi v prostem teku to stane energijo. Servo pogon v stanju pripravljenosti črpa skoraj{2}}tok nič. Pri operacijah s pogostimi prekinitvami, menjavami izmene ali spremenljivimi-razporedi povpraševanja se ta razlika znatno poveča čez eno leto.
Zmanjšana proizvodnja toplote
Ker so servo motorji učinkovitejši, proizvajajo manj odpadne toplote. To ima drugo prednost: manjše zahteve po hlajenju električne omarice in okoliškega delovnega prostora, kar pomeni nižje obremenitve HVAC v proizvodnem obratu.
Dejanska učinkovitost v primerjavi z ocenjeno učinkovitostjo: na kaj morate biti pozorni
Proizvajalčevi podatki o porabi energije so običajno izmerjeni v idealnih pogojih. To pomeni teči ves čas brez postankov. Toda uspešnost-v resničnem svetu je odvisna od še nekaj stvari.
Prva je hitrost proizvodnje. Energija, porabljena na element, je najboljša, ko stroj deluje pri nazivni hitrosti ali blizu nje. Če na stroju, narejenem za visoko zmogljivost, delujete pri 50 %, bo porabil manj skupne energije. Lahko pa poslabša razmerje energije-na-ploščo.
Drugič, lastnosti materiala. Debelejše ali gostejše surovine potrebujejo več oblikovalne sile. To poveča potrebo po navoru motorja. Če preklopite s standardnega papirja na težji ali več-plastni papir, se bo poraba energije na cikel povečala.
Tretjič je vzdrževanje temperature. Grelni elementi v matrici ne vplivajo na porabo energije servo pogonskega sistema.
Učinkovita izolacija sklopa kalupa in optimizirani cikli segrevanja/ohlajanja-so pomembni prav toliko kot pogonski sistem za skupno energetsko učinkovitost stroja.
Stanje vzdrževanja: Obrabljeni ležaji, neporavnane vodilne tirnice ali kontaminacija kontaminiranih servo povratnih kodirnikov povečajo trenje in upor, zaradi česar je motor močnejši. Dobro-ohranjenostroj za izdelavo papirnih krožnikov s polnimi servo motorjidosledno prekaša zanemarjenega glede energetskih meritev.
Poleg energije: druge operativne prednosti popolnega servo sistema
Energetska učinkovitost je glavni kazalnik. Toda polni servo stroji imajo tudi druge dobre točke za delovanje. O teh je vredno razmisliti:
Večja natančnost in ponovljivost
Ker se servo motorji odzivajo-na povratne informacije dajalnika v realnem času, je enakomernost dimenzij v tisočih ciklih bistveno boljša kot pri odmičnih pogonih ali hidravličnih stiskalnicah. To zmanjša stopnjo odpadkov -, kar je samo oblika materialne in energetske učinkovitosti.
Nižje ravni hrupa
Hidravlični agregati in pnevmatski sistemi so zelo glasni. Polni servo stroji delujejo precej tišje, izboljšujejo delovno okolje in zmanjšujejo potrebo po zaščiti sluha v objektih s strogimi delovnimi predpisi.
Zmanjšan čas izpada zaradi vzdrževanja
Ni vam treba menjati hidravličnega olja. Filtrov vam ni treba zamenjati. Ni vam treba upoštevati urnikov vzdrževanja zračnega kompresorja. Servo{3}}pogonski sistem ima preproste mehanske dele. To pomeni manj načrtovanih vzdrževalnih postankov. Pomeni tudi manjšo možnost nenadnih okvar. V življenjski dobi stroja to vodi do večje splošne učinkovitosti opreme (OEE). To je torej še en način za posredno povečanje učinkovitosti.
Zmogljivost podatkov in spremljanja
Sodobni servo pogoni imajo komunikacijske vmesnike. To so običajno Ethernet/IP, Ethernet Square ali Modbus. V realnem času spremljajo porabo energije, čas cikla in obremenitev motorja. Ti podatki vodjem proizvodnje omogočajo, da odkrijejo neučinkovitosti. Prav tako jim omogoča spremljanje porabe energije za vsako proizvodno serijo. Omogoča jim tudi načrtovanje urnikov za uporabo izven-konic električne energije.
Ali so višji vnaprejšnji stroški upravičeni?
Popolnoma servo stroji za papirne plošče imajo običajno višjo nabavno ceno kot njihovi hidravlični ali mehanski ekvivalenti enake prostornine. Premija se razlikuje glede na trg in konfiguracijo, vendar 20- do 40-odstotni višji kapitalski stroški niso nenavadni. Vlaganje v astroj za izdelavo papirnih krožnikov s polnimi servo motorjizahteva natančno oceno obsega proizvodnje in cene energije.
Za večino srednje{0}}in velikih-zmogljivih podjetij je vračilna doba samo za prihranek energije v 2 do 4 letih pri običajni ceni električne energije-in je običajno krajša na območjih z visokimi industrijskimi stopnjami. Ko se upoštevajo nižji stroški vzdrževanja in nižje stopnje odpadkov, postane slika skupnih stroškov lastništva še bolj prepričljiva.
Pri nizkih-proizvodnih okoljih ali občasnih produkcijskih okoljih je računica drugačna. Če stroj deluje le nekaj ur na dan, so absolutni prihranki energije manjši in temu primerno se podaljša tudi vračilna doba.
Povzetek
Papirnate plošče s polnim servo motorjem so dejansko energetsko učinkovitejše od hidravličnih, pnevmatskih ali{0}}mehanskih alternativ – neposredna poraba energije običajno znaša od 30 % do 60 %. Učinkovitost izhaja iz-odzivnega krmiljenja motorja, regenerativnega obnavljanja energije in odprave izgub v stanju pripravljenosti, ki so značilne za hidravlične sisteme.
Tehnologija prinaša tudi stranske prednosti v smislu natančnosti, ravni hrupa, vzdrževanja in vidnosti podatkov, kar izboljšuje splošno gospodarnost proizvodnje. Za podjetja, ki načrtujejo novo proizvodno linijo ali nadgrajujejo obstoječo opremo, si energetska učinkovitost pogonskega sistema zasluži resno težo pri odločitvi o nakupu - in ne le cena na nalepki.