Το ενεργειακό κόστος είναι ένα από τα σημαντικότερα λειτουργικά κόστη σε κάθε περιβάλλον παραγωγής. Για επιχειρήσεις που παράγουν μαζικά χάρτινα πιάτα, δίσκους ή χαρτοπολτό-χυτευμένες συσκευασίες, επιλογές μετάδοσης-ιδιαίτερα εάν θα αναπτυχθεί ή όχιμηχάνημα κατασκευής χάρτινων πλακών πλήρους σερβοκινητήρεςη διαμόρφωση-μπορεί να κάνει μια μετρήσιμη διαφορά στους μηνιαίους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά πόσο ενεργειακά-είναι πραγματικά οι μηχανές κατασκευής χάρτινων πλακών πλήρους σερβοκινητήρα; Και πώς συγκρίνονται με τις συμβατικές εναλλακτικές;
Σε αυτή την εργασία, συζητούνται λεπτομερώς οι μηχανικοί, αριθμητικοί και πρακτικοί παράγοντες που καθορίζουν την ενεργειακή απόδοση στην παραγωγή χάρτινων πλακών.
Τι σημαίνει στην πραγματικότητα "Full Servo" σε αυτό το πλαίσιο
Ο όρος πλήρης σερβομηχανισμός είναι μηχανές όπου όλοι οι κύριοι άξονες κίνησης-συμπεριλαμβανομένης της κύριας διαδρομής πίεσης, του μηχανισμού τροφοδοσίας και του συστήματος εκτίναξης- οδηγούνται απόμηχάνημα κατασκευής χάρτινων πλακών πλήρους σερβοκινητήρεςτεχνολογίας, αντί για συμβατικούς επαγωγικούς κινητήρες ή πνευματικούς ενεργοποιητές.
Ένας σερβοκινητήρας είναι ένας κινητήρας κλειστού-βρόχου που λαμβάνει ανατροφοδότηση από έναν κωδικοποιητή και προσαρμόζει συνεχώς την ταχύτητα, τη ροπή και τη θέση του σε πραγματικό χρόνο. Αυτό είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από έναν συμβατικό κινητήρα επαγωγής AC, ο οποίος λειτουργεί με σταθερή ταχύτητα, ανεξάρτητα από το εάν πραγματικά απαιτείται πλήρης ισχύς εκείνη τη στιγμή.
Σε μια μηχανή πλήρους σερβο χάρτινης πλάκας, το σερβο σύστημα απορροφά ρεύμα μόνο σε αναλογία με το πραγματικό μηχανικό φορτίο σε κάθε στάδιο του κύκλου. Κατά τη φάση παραμονής - όταν το καλούπι κρατά τη θέση - ο κινητήρας δεν απαιτεί σχεδόν τίποτα. Κατά τη διάρκεια της πιεστικής διαδρομής, ανεβαίνει. Αυτή η δυναμική αντιστοίχιση φορτίου-είναι το θεμέλιο της ενεργειακής απόδοσης σερβομηχανισμού.
Η σύγκριση ενέργειας: Servo έναντι συμβατικών συστημάτων κίνησης
Για να κατανοήσετε το κενό απόδοσης, δείτε τα απόβλητα των παραδοσιακών μηχανών.
Οι παραδοσιακές χάρτινες πλάκες συνήθως διαμορφώνονται με τα ακόλουθα προγράμματα οδήγησης:
Κινητήρας επαγωγής AC + σφόνδυλος + συμπλέκτης/φρένο: Ο κινητήρας λειτουργεί συνεχώς σε πλήρη ταχύτητα και ο σφόνδυλος αποθηκεύει κινητική ενέργεια. Ένας συμπλέκτης εμπλέκεται για να οδηγήσει τη διαδρομή της πρέσας. Η ενέργεια καταναλώνεται διαρκώς ακόμα και όταν δεν συμβαίνει σχηματισμός.
Υδραυλική μονάδα ισχύος: Μια υδραυλική αντλία που κινείται από επαγωγικό κινητήρα που λειτουργεί συνεχώς για να διατηρεί την πίεση του συστήματος. Εάν η πρέσα βρίσκεται στο ρελαντί ή περιμένει μεταξύ των κύκλων, η αντλία εξακολουθεί να κυκλοφορεί λάδι και να καταναλώνει ισχύ.
Πνευματικά συστήματα: Ο αεροσυμπιεστής είναι σχεδόν συνεχής λειτουργία, λόγω των απωλειών συμπίεσης και της διαρροής, η απόδοση των πνευματικών συστημάτων είναι ήδη πολύ χαμηλή.
Και στις τρεις περιπτώσεις, η κατανάλωση ενέργειας αποσυνδέεται σε μεγάλο βαθμό από την πραγματική ζήτηση παραγωγής. Το μηχάνημα πλησιάζει-την πλήρη ισχύ ανεξάρτητα από το αν είναι στη μέση-διακοπή ή περιμένει να τροφοδοτηθεί το επόμενο κενό.
Τα πλήρη σερβο συστήματα εξαλείφουν αυτά τα απόβλητα. Τα δεδομένα του κλάδου και οι δοκιμές εξοπλισμού δείχνουν σταθερά ότι οι μηχανές πλήρους σερβο χάρτινης πλάκας καταναλώνουν 30% έως 60% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια σε σύγκριση με τις ισοδύναμες υδραυλικές ή βολάν{3}}μηχανικές μηχανές που παράγουν τον ίδιο όγκο εξόδου.
Στην πραγματικότητα, μια γραμμή παραγωγής χάρτινων πιάτων μεσαίου μεγέθους που λειτουργεί δύο βάρδιες την ημέρα, μπορεί να εξοικονομήσει μεταξύ 8.000 και 25.000 κιλοβατώρες-το χρόνο, μεταβαίνοντας από υδραυλική σε πλήρη σερβοκίνηση, ανάλογα με το μέγεθος του μηχανήματος, την ταχύτητα παραγωγής και τις τοπικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας.
Γιατί οι αποταμιεύσεις είναι τόσο συνεπείς
Αρκετοί μηχανικοί παράγοντες αθροίζονται για να εξηγήσουν γιατί τα πλήρη σερβο συστήματα αποδίδουν τόσο καλά από την άποψη της ενέργειας:
Αναγεννητικό φρενάρισμα
Όταν ο σερβοκινητήρας επιβραδύνει - όπως στο τέλος μιας διαδρομής πριν από την όπισθεν - λειτουργεί σαν γεννήτρια, ανακτώντας την κινητική ενέργεια και τροφοδοτώντας την πίσω στο δίαυλο οδηγού ή στη συστοιχία πυκνωτών. Αυτόαναγεννητικόςικανότητα σημαίνει ότι η ενέργεια ανακτάται αντί να διαχέεται ως θερμότητα, όπως θα γινόταν σε ένα μηχανικό φρένο ή μια υδραυλική ανακουφιστική βαλβίδα.
Αυτές οι μικροσκοπικές ανακτήσεις προσθέτουν ένα σημαντικό μέρος του συνολικού ενεργειακού προϋπολογισμού για μηχανές γρήγορης ποδηλασίας που τρέχουν μεταξύ 60 και 120 παλμών ανά λεπτό.
Ακριβή Προφίλ κίνησης
Οι σερβοελεγκτές επιτρέπουν στους μηχανικούς να προγραμματίζουν προσαρμοσμένα προφίλ κίνησης για κάθε άξονα. Αντί για σταθερή διαδρομή εκκεντροφόρου-, η πρέσα μπορεί να επιταχύνει γρήγορα, να αργήσει πριν κλείσει για να μειώσει την πρόσκρουση, να παραμείνει στη βέλτιστη πίεση και, στη συνέχεια, να ανασυρθεί γρήγορα - σε μια ομαλή, βελτιστοποιημένη καμπύλη. Αυτό μειώνει την έλξη ρεύματος αιχμής και τη μηχανική καταπόνηση ταυτόχρονα.
Εξάλειψη απωλειών αναμονής
Τα υδραυλικά συστήματα απαιτούν μια αντλία που λειτουργεί συνεχώς για τη διατήρηση της πίεσης του συστήματος. Ακόμη και στο ρελαντί, αυτό κοστίζει ενέργεια. Μια μονάδα σερβομηχανισμού σε κατάσταση αναμονής προσεγγίζει-μηδενικό ρεύμα. Για λειτουργίες με συχνές διακοπές λειτουργίας, αλλαγές βάρδιας ή μεταβλητά{4}}προγράμματα ζήτησης, αυτή η διαφορά αυξάνεται σημαντικά κατά τη διάρκεια ενός έτους.
Μειωμένη παραγωγή θερμότητας
Επειδή οι σερβοκινητήρες είναι πιο αποδοτικοί, παράγουν λιγότερη σπατάλη θερμότητας. Αυτό έχει ένα δευτερεύον πλεονέκτημα: μειωμένες απαιτήσεις ψύξης για τον ηλεκτρικό πίνακα και τον περιβάλλοντα χώρο εργασίας, που μεταφράζεται σε χαμηλότερα φορτία HVAC στην εγκατάσταση παραγωγής.
Πραγματική αποδοτικότητα έναντι ονομαστικής απόδοσης: Τι να παρακολουθήσετε
Οι προδιαγραφές χρήσης ενέργειας των κατασκευαστών μετρώνται συνήθως υπό τέλειες συνθήκες. Αυτό σημαίνει να τρέχεις όλη την ώρα χωρίς καμία στάση. Αλλά η πραγματική-παγκόσμια απόδοση εξαρτάται από μερικά ακόμη πράγματα.
Το πρώτο είναι η ταχύτητα παραγωγής. Η ενέργεια που χρησιμοποιείται ανά είδος είναι καλύτερη όταν το μηχάνημα λειτουργεί με ή κοντά στην ονομαστική του ταχύτητα. Εάν τρέχετε στο 50% σε μια μηχανή κατασκευασμένη για υψηλή απόδοση, θα καταναλώσει λιγότερη συνολική ενέργεια. Αλλά μπορεί να χειροτερέψει την αναλογία ενέργειας-ανά-πλάκας.
Το δεύτερο είναι τα χαρακτηριστικά του υλικού. Οι πιο παχιές ή πυκνότερες πρώτες ύλες χρειάζονται περισσότερη δύναμη σχηματισμού. Αυτό αυξάνει τη ζήτηση ροπής κινητήρα. Εάν κάνετε εναλλαγή από τυπικό χαρτί σε βαρύτερο ή πολλαπλών{3}}χαρτιών, η κατανάλωση ενέργειας ανά κύκλο θα αυξηθεί.
Τρίτον είναι η διατήρηση της θερμοκρασίας. Τα θερμαντικά στοιχεία στη μήτρα δεν επηρεάζουν τη χρήση ενέργειας του συστήματος σερβοκινητήρα.
Η αποτελεσματική μόνωση του συγκροτήματος του καλουπιού και οι βελτιστοποιημένοι κύκλοι θερμότητας-επάνω/ψύξης-κάτω έχουν εξίσου σημασία με το σύστημα κίνησης για τη συνολική ενεργειακή απόδοση του μηχανήματος.
Κατάσταση συντήρησης: Τα φθαρμένα ρουλεμάν, οι κακώς ευθυγραμμισμένες ράγες οδήγησης ή η μόλυνση των μολυσμένων κωδικοποιητών ανάδρασης σερβομηχανισμού αυξάνουν την τριβή και την αντίσταση, αναγκάζοντας τον κινητήρα να εργαστεί σκληρότερα. Καλά-συντηρημένομηχάνημα κατασκευής χάρτινων πλακών πλήρους σερβοκινητήρεςυπερέχει σταθερά από ένα παραμελημένο όσον αφορά τις μετρήσεις ενέργειας.
Beyond Energy: Άλλα λειτουργικά οφέλη του Full Servo
Η ενεργειακή απόδοση είναι ο κύριος δείκτης. Αλλά οι πλήρεις σερβομηχανές έχουν και άλλα καλά σημεία λειτουργίας. Αξίζει να σκεφτούμε αυτά:
Υψηλότερη Ακρίβεια και Επαναληψιμότητα
Επειδή οι σερβοκινητήρες ανταποκρίνονται σε{0}}πραγματικά σχόλια κωδικοποιητή, η ομοιομορφία των διαστάσεων σε χιλιάδες κύκλους είναι σημαντικά καλύτερη από τους μηχανισμούς κίνησης έκκεντρου ή τις υδραυλικές πρέσες. Αυτό μειώνει τα ποσοστά σκραπ - που είναι από μόνο του μια μορφή απόδοσης υλικών και ενέργειας.
Χαμηλότερα επίπεδα θορύβου
Οι υδραυλικές μονάδες ισχύος και τα πνευματικά συστήματα είναι διαβόητα δυνατά. Οι πλήρεις σερβομηχανές λειτουργούν πολύ πιο αθόρυβα, βελτιώνοντας το εργασιακό περιβάλλον και μειώνοντας την ανάγκη για προστασία της ακοής σε εγκαταστάσεις με αυστηρούς εργασιακούς κανονισμούς.
Μειωμένος χρόνος διακοπής συντήρησης
Δεν χρειάζεται να αλλάξετε υδραυλικό λάδι. Δεν χρειάζεται να αντικαταστήσετε τα φίλτρα. Δεν χρειάζεται να ακολουθείτε τα προγράμματα συντήρησης του αεροσυμπιεστή. Ένα σερβο{3}}σύστημα έχει απλά μηχανικά μέρη. Αυτό σημαίνει λιγότερες προγραμματισμένες στάσεις συντήρησης. Σημαίνει επίσης μικρότερη πιθανότητα ξαφνικών βλαβών. Κατά τη διάρκεια ζωής του μηχανήματος, αυτό οδηγεί σε υψηλότερη συνολική αποτελεσματικότητα εξοπλισμού (OEE). Αυτός είναι ένας άλλος τρόπος για να αποκτήσετε έμμεσα αποτελεσματικότητα.
Δυνατότητα δεδομένων και παρακολούθησης
Οι σύγχρονοι σερβομηχανισμοί διαθέτουν διεπαφές επικοινωνίας. Αυτά είναι συνήθως Ethernet/IP, Ethernet Square ή Modbus. Παρακολουθούν τη χρήση ισχύος, τον χρόνο κύκλου και το φορτίο του κινητήρα σε πραγματικό χρόνο. Αυτά τα δεδομένα επιτρέπουν στους διευθυντές παραγωγής να βρουν αναποτελεσματικότητα. Τους επιτρέπει επίσης να παρακολουθούν τη χρήση ενέργειας για κάθε κύκλο παραγωγής. Και τους επιτρέπει να σχεδιάζουν χρονοδιαγράμματα για να χρησιμοποιούν εκτός-τιμές αιχμής ηλεκτρικής ενέργειας.
Είναι δικαιολογημένο το υψηλότερο αρχικό κόστος;
Οι μηχανές πλήρους σερβοχάρτου πλακών έχουν συνήθως υψηλότερη τιμή αγοράς από τα υδραυλικά ή μηχανικά ισοδύναμα του ίδιου όγκου. Το ασφάλιστρο ποικίλλει ανάλογα με την αγορά και τη διαμόρφωση, αλλά ένα 20% έως 40% υψηλότερο κόστος κεφαλαίου δεν είναι ασυνήθιστο. Επένδυση σε αμηχάνημα κατασκευής χάρτινων πλακών πλήρους σερβοκινητήρεςαπαιτεί προσεκτική αξιολόγηση του όγκου παραγωγής και της τιμολόγησης της ενέργειας.
Για τις περισσότερες επιχειρήσεις μεσαίας-και μεγάλης- δυναμικότητας, η περίοδος απόσβεσης μόνο για την εξοικονόμηση ενέργειας είναι εντός 2 έως 4 ετών με μια τυπική τιμολόγηση ηλεκτρικής ενέργειας-και τείνει να είναι μικρότερη σε περιοχές με υψηλούς βιομηχανικούς συντελεστές. Όταν λαμβάνεται υπόψη το μειωμένο κόστος συντήρησης και τα χαμηλότερα ποσοστά σκραπ, η εικόνα του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας γίνεται ακόμη πιο συναρπαστική.
Για περιβάλλοντα παραγωγής χαμηλού-όγκου ή διαλείπουσας παραγωγής, ο λογισμός είναι διαφορετικός. Εάν ένα μηχάνημα λειτουργεί μόνο λίγες ώρες την ημέρα, η απόλυτη εξοικονόμηση ενέργειας είναι μικρότερη και η περίοδος απόσβεσης επεκτείνεται ανάλογα.
Περίληψη
Η χάρτινη πλάκα πλήρους σερβοκινητήρα είναι πράγματι πιο ενεργειακά αποδοτική από τις εναλλακτικές υδραυλικές, πνευματικές ή μηχανικές{0}}εναλλακτικές λύσεις - η άμεση κατανάλωση ενέργειας κυμαίνεται συνήθως από 30% έως 60%. Η απόδοση προέρχεται από τον έλεγχο του κινητήρα με απόκριση φορτίου, την ανάκτηση αναγεννητικής ενέργειας και την εξάλειψη των απωλειών αναμονής που είναι εγγενείς στα υδραυλικά συστήματα.
Η τεχνολογία προσφέρει επίσης παράπλευρα οφέλη όσον αφορά την ακρίβεια, τα επίπεδα θορύβου, τη συντήρηση και την ορατότητα των δεδομένων, βελτιώνοντας τη συνολική οικονομία παραγωγής. Για επιχειρήσεις που σχεδιάζουν μια νέα γραμμή παραγωγής ή αναβαθμίζουν τον υπάρχοντα εξοπλισμό, η ενεργειακή απόδοση του συστήματος μετάδοσης κίνησης αξίζει σοβαρό βάρος στην απόφαση αγοράς - όχι μόνο στην τιμή του αυτοκόλλητου.