Enerģijas izmaksas ir vienas no svarīgākajām darbības izmaksām jebkurā ražošanas vidē. Uzņēmumiem, kas masveidā ražo papīra plāksnes, paplātes vai celulozes -formētu iepakojumu, pārraides iespējas-jo īpaši neatkarīgi no tā, vai izmantot vai nēpilna servomotoru papīra plākšņu izgatavošanas mašīnakonfigurācija-var ievērojami mainīt ikmēneša elektrības rēķinus. Bet cik energoefektīvas ir papīra plākšņu izgatavošanas iekārtas ar pilnu servomotoru? Un kā tās salīdzina ar parastajām alternatīvām?
Šajā rakstā ir detalizēti apskatīti mehāniskie, skaitliskie un praktiskie faktori, kas nosaka energoefektivitāti papīra plākšņu ražošanā.
Ko šajā kontekstā patiesībā nozīmē "pilns servo".
Termins "pilns servo" ir mašīnas, kurās visas galvenās kustības asis-ieskaitot galveno presēšanas gājienu, padeves mehānismu un izmešanas sistēmu{1}}vadapilna servomotoru papīra plākšņu izgatavošanas mašīnatehnoloģija, nevis tradicionālie asinhronie motori vai pneimatiskie izpildmehānismi.
Servomotors ir slēgtas{0}cilpas motors, kas saņem atgriezenisko saiti no kodētāja un nepārtraukti pielāgo tā ātrumu, griezes momentu un pozīciju reāllaikā. Tas būtiski atšķiras no parastā maiņstrāvas indukcijas motora, kas darbojas ar fiksētu ātrumu neatkarīgi no tā, vai tajā brīdī patiešām ir nepieciešama pilna jauda.
Pilnas servo papīra plākšņu mašīnā servosistēma absorbē strāvu tikai proporcionāli faktiskajai mehāniskajai slodzei katrā cikla posmā. Aiztures fāzē -, kad veidne atrodas stāvoklī -, motoram gandrīz nekas nav vajadzīgs. Nospiešanas laikā tas paceļas uz augšu. Šī dinamiskā slodzes-atbilstība ir servo energoefektivitātes pamats.
Enerģijas salīdzinājums: servo pret parastajām piedziņas sistēmām
Lai saprastu efektivitātes trūkumu, apskatiet tradicionālo mašīnu izšķērdēšanu.
Tradicionālā papīra plāksne parasti tiek konfigurēta ar šādiem draiveriem:
Maiņstrāvas indukcijas motors + spararats + sajūgs/bremzes: motors darbojas nepārtraukti pilnā ātrumā, un spararats uzglabā kinētisko enerģiju. Noslēdzas sajūgs, lai vadītu presēšanas gājienu. Enerģija tiek pastāvīgi patērēta pat tad, ja nekāda veidošanās nenotiek.
Hidrauliskais spēka agregāts: hidrauliskais sūknis, ko darbina asinhronais motors, kas darbojas nepārtraukti, lai uzturētu sistēmas spiedienu. Ja prese darbojas tukšgaitā vai gaida starp cikliem, sūknis joprojām cirkulē eļļu un patērē enerģiju.
Pneimatiskās sistēmas: Gaisa kompresors darbojas gandrīz nepārtraukti, kompresijas zudumu un noplūdes dēļ pneimatisko sistēmu efektivitāte jau tā ir ļoti zema.
Visos trīs gadījumos enerģijas patēriņš lielā mērā ir atdalīts no reālā ražošanas pieprasījuma. Iekārta patērē gandrīz-pilnu jaudu neatkarīgi no tā, vai tas ir vidējais-gājiens vai gaida nākamo tukšo padevi.
Pilnas servosistēmas novērš šos atkritumus. Nozares dati un aprīkojuma testēšana konsekventi liecina, ka pilnas servo papīra plākšņu iekārtas patērē par 30% līdz 60% mazāk elektroenerģijas, salīdzinot ar līdzvērtīgām hidrauliskām vai spararata mehāniskajām iekārtām, kas ražo tādu pašu izvades apjomu.
Faktiski vidēja{0}}papīra plākšņu ražošanas līnija, kas darbojas divās maiņās dienā, varētu ietaupīt no 8000 līdz 25 000 kilovatstundu{5}}gadā, pārslēdzoties no hidrauliskās uz pilnu servo piedziņu, atkarībā no iekārtas izmēra, ražošanas ātruma un vietējās elektroenerģijas tarifiem.
Kāpēc uzkrājumi ir tik konsekventi
Vairāki inženiertehniskie faktori kopā izskaidro, kāpēc pilnas servo sistēmas darbojas tik labi enerģijas ziņā:
Reģeneratīvā bremzēšana
Kad servomotors palēninās - kā gājiena beigās pirms atpakaļgaitas -, tas darbojas kā ģenerators, iegūstot kinētisko enerģiju un padodot to atpakaļ vadītāja kopnei vai kondensatora blokam. Šisatjaunojošsspēja nozīmē, ka enerģija tiek uztverta atpakaļ, nevis izkliedēta kā siltums, kā tas notiktu mehāniskajā bremzē vai hidrauliskajā drošības vārstā.
Šīs niecīgās atgūšanas summas veido nozīmīgu daļu no kopējā enerģijas budžeta ātrām riteņbraukšanas mašīnām, kas darbojas no 60 līdz 120 sitieniem minūtē.
Precīzi kustības profili
Servo kontrolleri ļauj inženieriem ieprogrammēt pielāgotus kustības profilus katrai vārpstai. Fiksēta -izciļņa virzīta gājiena vietā prese var paātrināties ātri, lēni pirms aizvēršanas, lai samazinātu triecienu, noturēties pie optimāla spiediena, pēc tam ātri ievilkties - vienmērīgā, optimizētā līknē. Tas vienlaikus samazina maksimālo strāvas patēriņu un mehānisko spriegumu.
Gaidīšanas režīma zudumu novēršana
Hidrauliskajām sistēmām ir nepieciešams nepārtraukti darbojošs sūknis, lai uzturētu sistēmas spiedienu. Pat tukšgaitā tas maksā jaudu. Servo piedziņa gaidstāves režīmā tuvojas-nullei. Darbībām ar biežām apstāšanās, maiņu maiņām vai mainīgiem-pieprasījuma grafikiem šī atšķirība ievērojami palielinās gada laikā.
Samazināta siltuma ražošana
Tā kā servomotori ir efektīvāki, tie rada mazāk siltuma. Tam ir sekundārais ieguvums: samazinātas dzesēšanas prasības elektriskajam skapim un apkārtējai darba telpai, kas nozīmē zemākas HVAC slodzes ražošanas iekārtā.
Reālā efektivitāte salīdzinājumā ar nominālo efektivitāti: ko skatīties
Ražotāju enerģijas patēriņa specifikācijas parasti mēra ideālos apstākļos. Tas nozīmē visu laiku skriet bez apstāšanās. Taču reālā -pasaules veiktspēja ir atkarīga no vēl dažām lietām.
Pirmkārt, ražošanas ātrums. Vienai vienībai patērētā enerģija ir vislabākā, ja iekārta darbojas ar nominālo ātrumu vai tuvu tam. Ja darbināt ar 50% ar mašīnu, kas radīta lielai jaudai, tā patērēs mazāk kopējās enerģijas. Taču tas var pasliktināt enerģijas-uz-plāksni attiecību.
Otrkārt, materiāla īpašības. Biezākām vai blīvākām izejvielām nepieciešams lielāks formēšanas spēks. Tas palielina motora griezes momenta pieprasījumu. Ja pārejat no standarta papīra uz smagāku vai daudzslāņu papīru, enerģijas patēriņš vienā ciklā palielināsies.
Trešais ir temperatūras uzturēšana. Sildelementi veidnē neietekmē servo piedziņas sistēmas enerģijas patēriņu.
Efektīvai veidņu bloka izolācijai un optimizētiem uzsildīšanas-augšanas/atdzesēšanas-cikliem ir tikpat liela nozīme kā piedziņas sistēmai, lai nodrošinātu kopējo iekārtas energoefektivitāti.
Apkopes statuss: nodiluši gultņi, nepareizi novietotas vadotnes vai piesārņotu servo atgriezeniskās saites kodētāju piesārņojums palielina berzi un pretestību, liekot motoram strādāt vairāk. Labi-koptapilna servomotoru papīra plākšņu izgatavošanas mašīnapastāvīgi pārspēj novārtā atstāto enerģijas rādītāju ziņā.
Papildus enerģijai: citas pilnas servo darbības priekšrocības
Energoefektivitāte ir galvenais rādītājs. Bet pilnām servo mašīnām ir arī citi labi darbības punkti. Par šiem ir vērts padomāt:
Augstāka precizitāte un atkārtojamība
Tā kā servomotori reaģē uz reāllaika{0}}kodētāja atsauksmēm, izmēru viendabīgums tūkstošiem ciklu ir ievērojami labāks nekā izciļņu piedziņas vai hidrauliskās preses. Tas samazina metāllūžņu daudzumu -, kas pats par sevi ir materiālu un energoefektivitātes veids.
Zemāks trokšņa līmenis
Hidrauliskie spēka agregāti un pneimatiskās sistēmas ir ļoti skaļas. Pilnas servo iekārtas darbojas ievērojami klusāk, uzlabojot darba vidi un samazinot vajadzību pēc dzirdes aizsardzības telpās ar stingriem darba noteikumiem.
Samazināts apkopes dīkstāves laiks
Jums nav jāmaina hidrauliskā eļļa. Jums nav jāmaina filtri. Jums nav jāievēro gaisa kompresora apkopes grafiki. Servo-piedziņas sistēmai ir vienkāršas mehāniskās daļas. Tas nozīmē mazāk plānotās apkopes apstāšanās. Tas nozīmē arī mazāku pēkšņu bojājumu iespējamību. Iekārtas kalpošanas laikā tas nodrošina augstāku kopējo aprīkojuma efektivitāti (OEE). Tātad tas ir vēl viens veids, kā netieši iegūt efektivitāti.
Datu un uzraudzības iespējas
Mūsdienu servo piedziņām ir sakaru saskarnes. Parasti tie ir Ethernet/IP, Ethernet Square vai Modbus. Viņi reāllaikā skatās enerģijas patēriņu, cikla laiku un motora slodzi. Šie dati ļauj ražošanas vadītājiem atrast neefektivitāti. Tas arī ļauj izsekot enerģijas patēriņam katrā ražošanas ciklā. Un tas ļauj viņiem plānot grafikus, lai izmantotu -maksimālās elektroenerģijas tarifus.
Vai augstākas sākotnējās izmaksas ir pamatotas?
Pilnām servo papīra plākšņu iekārtām parasti ir augstāka pirkuma cena nekā to tāda paša tilpuma hidrauliskajiem vai mehāniskajiem ekvivalentiem. Piemaksa atšķiras atkarībā no tirgus un konfigurācijas, taču par 20% līdz 40% augstākas kapitāla izmaksas nav nekas neparasts. Ieguldot apilna servomotoru papīra plākšņu izgatavošanas mašīnanepieciešama rūpīga ražošanas apjoma un enerģijas cenu izvērtēšana.
Lielākajai daļai vidējas-un lielas jaudas{1}}uzņēmumu enerģijas ietaupījuma atmaksāšanās periods vien ir 2–4 gadu laikā, izmantojot parasto elektroenerģijas cenu,-un tas mēdz būt īsāks apgabalos ar augstiem rūpniecības tarifiem. Ja tiek ņemtas vērā samazinātas uzturēšanas izmaksas un zemākas metāllūžņu cenas, kopējās īpašumtiesību izmaksas kļūst vēl pārliecinošākas.
Maza-apjoma vai neregulāras ražošanas vidēs aprēķins ir atšķirīgs. Ja iekārta darbojas tikai dažas stundas dienā, absolūtais enerģijas ietaupījums ir mazāks un attiecīgi pagarinās arī atmaksāšanās periods.
Kopsavilkums
Pilna servomotora papīra plāksne patiešām ir energoefektīvāka nekā hidrauliskās, pneimatiskās vai spararata{0}}mehāniskās alternatīvas — tiešais enerģijas patēriņš parasti svārstās no 30% līdz 60%. Efektivitāti nodrošina slodzes -reaģējoša motora vadība, reģeneratīvās enerģijas atgūšana un hidrauliskajām sistēmām raksturīgo gaidstāves zudumu novēršana.
Šī tehnoloģija nodrošina arī papildu priekšrocības attiecībā uz precizitāti, trokšņu līmeni, apkopi un datu redzamību, uzlabojot kopējo ražošanas ekonomiku. Uzņēmumiem, kuri plāno jaunu ražošanas līniju vai modernizē esošo aprīkojumu, piedziņas sistēmas energoefektivitāte ir pelnījusi nopietnu nozīmi, pieņemot lēmumu par pirkumu, - ne tikai uzlīmes cenu.