Energiakulud on igas tootmiskeskkonnas üks olulisemaid tegevuskulusid. Ettevõtetele, kes masstootvad paberplaate, aluseid või paberimassi -vormitud pakendeid, edastusvalikud-eriti kas kasutada või mittetäisservomootorite paberplaadi valmistamise masinkonfiguratsioon-võib igakuiseid elektriarveid mõõdetavalt muuta. Kuid kui energiatõhusad on täisservomootoriga paberiplaatide valmistamise masinad? Ja kuidas neid tavapäraste alternatiividega võrrelda?
Selles artiklis käsitletakse üksikasjalikult mehaanilisi, arvulisi ja praktilisi tegureid, mis määravad paberiplaatide tootmise energiatõhususe.
Mida "täisservo" selles kontekstis tegelikult tähendab
Mõiste täisservo on masinad, mille kõiki peamisi liikumistelgi -kaasa arvatud peamine pressikäik, etteandemehhanism ja väljatõmbesüsteem- juhivadtäisservomootorite paberplaadi valmistamise masintavaliste asünkroonmootorite või pneumaatiliste ajamite asemel.
Servomootor on suletud-ahelaga mootor, mis saab koodrilt tagasisidet ja reguleerib pidevalt oma kiirust, pöördemomenti ja asendit reaalajas. See erineb põhimõtteliselt tavalisest vahelduvvoolu asünkroonmootorist, mis töötab kindlal kiirusel sõltumata sellest, kas sel hetkel on tegelikult vaja täisvõimsust.
Täisservopaberiplaadi masinas neelab servosüsteem voolu ainult proportsionaalselt tegeliku mehaanilise koormusega tsükli igas etapis. Ootefaasi - ajal, kui vorm hoiab asendit -, ei vaja mootor peaaegu midagi. Vajutamise ajal tõuseb see üles. See dünaamiline koormuse{5}}sobitamine on servo energiatõhususe alus.
Energia võrdlus: servo vs. tavalised ajamisüsteemid
Tõhususe puudujäägi mõistmiseks vaadake traditsiooniliste masinate raiskamist.
Traditsiooniline paberplaat on tavaliselt konfigureeritud järgmiste draiveritega:
Vahelduvvoolu asünkroonmootor + hooratas + sidur/pidur: mootor töötab pidevalt täiskiirusel ja hooratas salvestab kineetilist energiat. Pressikäigu juhtimiseks lülitub sisse sidur. Energiat tarbitakse pidevalt ka siis, kui moodustumist ei toimu.
Hüdrauliline jõuseade: asünkroonmootoriga käitatav hüdropump, mis töötab pidevalt süsteemi rõhu säilitamiseks. Kui press töötab tühikäigul või ootab tsüklite vahel, tsirkuleerib pump endiselt õli ja tarbib energiat.
Pneumaatilised süsteemid: Õhukompressor töötab peaaegu pidevalt, survekadude ja lekke tõttu on pneumaatiliste süsteemide efektiivsus juba väga madal.
Kõigil kolmel juhul on energiatarbimine suures osas lahutatud tegelikust tootmisnõudlusest. Masin kasutab peaaegu-täisvõimsust, olenemata sellest, kas see on keskel- või ootab järgmise tühja söötmist.
Täielikud servosüsteemid kõrvaldavad selle raiskamise. Tööstusandmed ja seadmete testimine näitavad järjekindlalt, et täisservopaberiplaadimasinad tarbivad 30–60% vähem elektrit võrreldes samaväärsete hüdrauliliste või hooratta{3}}mehaaniliste masinatega, mis toodavad sama väljundvõimsust.
Tegelikult võib keskmise suurusega-paberplaatide tootmisliin, mis töötab kahes vahetuses päevas, säästa 8000–25 000 kilovatt{5}}tundi aastas, kui lülitate hüdrauliliselt servoajamilt täisservoajamile, olenevalt masina suurusest, tootmiskiirusest ja kohalikest elektrihindadest.
Miks on säästud nii järjekindlad?
Mitmed tehnilised tegurid selgitavad, miks täisservosüsteemid energia osas nii hästi toimivad:
Regeneratiivne pidurdamine
Kui servomootor aeglustab - nagu käigu lõpus enne tagurdamist -, toimib see generaatorina, ammutades kineetilise energia ja suunates selle tagasi juhi siini või kondensaatoripanka. Seetaastavvõime tähendab, et energia võetakse tagasi, mitte ei hajutatakse soojusena, nagu see juhtuks mehaanilises piduris või hüdraulilises kaitseklapis.
Need väikesed taastumised moodustavad olulise osa kogu energiaeelarvest kiirete jalgrattamasinate jaoks, mis töötavad 60–120 lööki minutis.
Täpsed liikumisprofiilid
Servokontrollerid võimaldavad inseneridel programmeerida iga võlli jaoks kohandatud liikumisprofiile. Fikseeritud nukk--käigu asemel võib press kiirendada kiiresti, aeglustada enne sulgemist, et vähendada kokkupõrget, püsida optimaalsel rõhul ja seejärel kiiresti tagasi tõmbuda - kõike sujuvalt optimeeritud kõveras. See vähendab samaaegselt tippvoolu ja mehaanilist pinget.
Ooterežiimi kaotuste kõrvaldamine
Hüdraulikasüsteemid vajavad süsteemi rõhu säilitamiseks pidevalt töötavat pumpa. Isegi tühikäigul maksab see võimsust. Ooterežiimis olev servoajam võtab-nullilähedase voolu. Sagedaste seisakute, vahetuste vahetuse või muutuva-nõudlusega graafikutega toimingute puhul suureneb see erinevus aastaga märkimisväärselt.
Vähendatud soojuse tootmine
Kuna servomootorid on tõhusamad, toodavad nad vähem heitsoojust. Sellel on sekundaarne eelis: elektrikilbi ja ümbritseva tööruumi vähenenud jahutusvajadused, mis tähendab väiksemat HVAC-koormust tootmisüksuses.
Tõeline tõhusus vs. hinnatud tõhusus: mida vaadata
Tootjate energiakasutuse näitajaid mõõdetakse tavaliselt täiuslikes tingimustes. See tähendab, et jookseb kogu aeg ilma peatusteta. Kuid tegelik{2}}jõudlus sõltub veel mõnest asjast.
Esiteks on tootmiskiirus. Üksuse kohta kuluv energia on parim siis, kui masin töötab nimikiirusel või selle lähedal. Kui töötate suure võimsusega masinaga 50%, kasutab see vähem koguenergiat. Kuid see võib energia -taldriku{5}} kohta halvemaks muuta.
Teiseks on materjali omadused. Paksemad või tihedamad toorained vajavad suuremat vormimisjõudu. See suurendab mootori pöördemomendi vajadust. Kui vahetate standardpaberilt raskema või mitmekihilise-paberi vastu, suureneb energiakulu tsükli kohta.
Kolmandaks on temperatuuri hoidmine. Matriitsis olevad kütteelemendid ei mõjuta servoajamisüsteemi energiakasutust.
Vormikoostu tõhus isolatsioon ja optimeeritud soojendamise{0}}üles-/jahutus{1}}tsüklid on masina kogu energiatõhususe jaoks sama olulised kui ajamisüsteem.
Hooldusolek: kulunud laagrid, valesti joondatud juhtsiinid või saastunud servo-tagasisidekooderite saastumine suurendab hõõrdumist ja takistust, sundides mootorit rohkem töötama. Hästi-hoitudtäisservomootorite paberplaadi valmistamise masinületab energianäitajate osas pidevalt tähelepanuta jäetud näitajat.
Lisaks energiale: täisservo muud eelised
Energiatõhusus on peamine näitaja. Kuid täisservo masinatel on ka muid häid punkte töötamiseks. Nendele tasub mõelda:
Suurem täpsus ja korratavus
Kuna servomootorid reageerivad reaalajas{0}}kodeerija tagasisidele, on mõõtmete ühtlus tuhandete tsüklite jooksul oluliselt parem kui nukkajamid või hüdraulilised pressid. See vähendab vanaraua määra -, mis ise on materjali- ja energiatõhususe vorm.
Madalam müratase
Hüdraulilised jõuallikad ja pneumaatilised süsteemid on kurikuulsalt valjuhäälsed. Täisservomasinad töötavad tunduvalt vaiksemalt, parandades töökeskkonda ja vähendades vajadust kuulmiskaitsevahendite järele rangete tööreeglitega rajatistes.
Vähendatud hooldusseisakuaeg
Hüdraulikaõli ei pea vahetama. Te ei pea filtreid vahetama. Te ei pea järgima õhukompressori hooldusgraafikuid. Servo-ajamiga süsteemil on lihtsad mehaanilised osad. See tähendab vähem planeeritud hooldusseisakuid. See tähendab ka väiksemat äkiliste rikete tõenäosust. Masina eluea jooksul suurendab see üldist seadmete efektiivsust (OEE). Nii et see on veel üks viis tõhususe kaudseks suurendamiseks.
Andme- ja jälgimisvõimalus
Kaasaegsetel servoajamitel on sideliidesed. Tavaliselt on need Ethernet/IP, Ethernet Square või Modbus. Nad jälgivad reaalajas energiatarbimist, tsükliaega ja mootorikoormust. Need andmed võimaldavad tootmisjuhtidel leida ebaefektiivsust. Samuti võimaldab see jälgida iga tootmistsükli energiatarbimist. Ja see võimaldab neil planeerida ajakava, et kasutada{5}}väljaspool elektrienergia tasusid.
Kas kõrgemad eelkulud on õigustatud?
Täisservopaberiplaatide masinatel on tavaliselt kõrgem ostuhind kui nende sama mahuga hüdrauliliste või mehaaniliste ekvivalentide puhul. Lisatasu sõltub turust ja konfiguratsioonist, kuid 20–40% kõrgem kapitalikulu pole ebatavaline. Investeerimine atäisservomootorite paberplaadi valmistamise masinnõuab tootmismahu ja energiahinna hoolikat hindamist.
Enamiku keskmise võimsusega-ja suurte-ettevõtete puhul on ainuüksi energiasäästu tasuvusaeg tüüpilise elektrihinnaga-2–4 aastat ja kõrgete tööstuslike maksudega piirkondades kipub see olema lühem. Kui arvesse võtta väiksemaid hoolduskulusid ja madalamaid praagi määrasid, muutub omandi kogukulude pilt veelgi mõjuvamaks.
Väikese-mahu või katkendliku tootmiskeskkonna puhul on arvutus erinev. Kui masin töötab vaid paar tundi päevas, on absoluutne energiasääst väiksem ja tasuvusaeg pikeneb vastavalt.
Kokkuvõte
Täisservomootoriga paberplaadid on tõepoolest energiasäästlikumad kui hüdraulilised, pneumaatilised või hooratta{0}}mehaanilised alternatiivid – otsene energiatarve jääb tavaliselt vahemikku 30–60%. Tõhusus tuleneb koormusele-tundlikust mootori juhtimisest, regeneratiivsest energia taastamisest ja hüdraulikasüsteemidele omaste ooterežiimi kadude kõrvaldamisest.
Tehnoloogia pakub ka kõrvalkasu täpsuse, mürataseme, hoolduse ja andmete nähtavuse osas, parandades üldist tootmise ökonoomikat. Ettevõtete jaoks, kes plaanivad uut tootmisliini või uuendavad olemasolevaid seadmeid, väärib ajamisüsteemi energiatõhusus ostuotsuse tegemisel - mitte ainult kleebise hinda.