Energiakustannukset ovat yksi tärkeimmistä käyttökustannuksista missä tahansa tuotantoympäristössä. Yrityksille, jotka valmistavat massatuotantona paperilevyjä, alustaa tai massa{1}}muovattuja pakkauksia, siirtovaihtoehdot-erityisesti, otetaanko käyttöön vai eitäyden servomoottorin paperilevyjen valmistuskonemäärittäminen-voi tehdä mitattavissa olevan eron kuukausittaisissa sähkölaskuissa. Mutta kuinka energiatehokkaita täysservomoottoriset paperilevyjen valmistuskoneet todella ovat? Ja miten ne verrataan perinteisiin vaihtoehtoihin?
Tässä artikkelissa käsitellään yksityiskohtaisesti paperilevytuotannon energiatehokkuutta määrääviä mekaanisia, numeerisia ja käytännön tekijöitä.
Mitä "täysi servo" todella tarkoittaa tässä yhteydessä
Termi täysi servo ovat koneita, joissa kaikkia pääliikeakseleita,-mukaan lukien pääpuristusisku, syöttömekanismi ja poistojärjestelmä,{1}}ohjaavattäyden servomoottorin paperilevyjen valmistuskoneteknologiaa tavanomaisten oikosulkumoottorien tai pneumaattisten toimilaitteiden sijaan.
Servomoottori on suljetun-silmukan moottori, joka vastaanottaa palautetta kooderista ja säätää jatkuvasti nopeuttaan, vääntömomenttiaan ja sijaintiaan reaaliajassa. Tämä eroaa olennaisesti perinteisestä AC-oikosulkumoottorista, joka pyörii kiinteällä nopeudella riippumatta siitä, tarvitaanko täyttä tehoa sillä hetkellä.
Täysservopaperilevykoneessa servojärjestelmä imee virtaa vain suhteessa todelliseen mekaaniseen kuormitukseen syklin kussakin vaiheessa. Pysäytysvaiheen - aikana muotin ollessa asennossa - moottori ei vaadi juuri mitään. Puristusiskun aikana se nousee ylös. Tämä dynaaminen kuormitus-on servoenergiatehokkuuden perusta.
Energiavertailu: Servo vs. perinteiset käyttöjärjestelmät
Ymmärtääksesi tehokkuusvajeen, katso perinteisten koneiden hukkaa.
Perinteiset paperilevyt on tyypillisesti määritetty seuraavilla ohjaimilla:
AC induktiomoottori + vauhtipyörä + kytkin/jarru: Moottori käy jatkuvasti täydellä nopeudella ja vauhtipyörä varastoi liike-energiaa. Kytkin kytkeytyy käyttämään puristusiskua. Energiaa kuluu jatkuvasti, vaikka muodostumista ei tapahdukaan.
Hydraulinen voimayksikkö: Induktiomoottorilla toimiva hydraulipumppu, joka käy jatkuvasti ylläpitääkseen järjestelmän painetta. Jos puristin on joutokäynnillä tai odottaa jaksojen välillä, pumppu kierrättää edelleen öljyä ja kuluttaa virtaa.
Pneumaattiset järjestelmät: Ilmakompressori on lähes jatkuvassa käytössä, puristushäviöiden ja vuotojen vuoksi pneumaattisten järjestelmien tehokkuus on jo erittäin alhainen.
Kaikissa kolmessa tapauksessa energiankulutus on suurelta osin irrotettu todellisesta tuotannon kysynnästä. Kone käyttää lähes-täyttä tehoa riippumatta siitä, onko se puoliväli-vai odottaa seuraavan aihion syöttämistä.
Täysi servojärjestelmä eliminoi tämän hukkaan. Alan tiedot ja laitetestaukset osoittavat johdonmukaisesti, että täysservopaperilevykoneet kuluttavat 30–60 % vähemmän sähköä verrattuna vastaaviin hydrauli- tai vauhtipyörä{3}}mekaanisiin koneisiin, jotka tuottavat saman tuotantomäärän.
Itse asiassa keskikokoinen-paperilevyjen tuotantolinja, joka toimii kahdessa vuorossa päivässä, voi säästää 8 000–25 000 kilowattituntia{5}} vuodessa vaihtamalla hydraulisesta täysservokäyttöön koneen koosta, tuotantonopeudesta ja paikallisista sähkönhinnoista riippuen.
Miksi säästöt ovat niin johdonmukaisia
Useat tekniset tekijät selittävät, miksi täydelliset servojärjestelmät toimivat niin hyvin energian suhteen:
Regeneroiva jarrutus
Kun servomoottori hidastaa alaspäin - kuten iskun lopussa ennen peruuttamista -, se toimii kuin generaattori, joka hakee kineettistä energiaa ja syöttää sen takaisin kuljettajan väylään tai kondensaattoripankkiin. Tämäregeneroivaominaisuus tarkoittaa, että energia otetaan talteen eikä haihdutetaan lämpönä, kuten se tapahtuisi mekaanisessa jarrussa tai hydraulisessa varoventtiilissä.
Nämä pienet palautukset muodostavat merkittävän osan kokonaisenergiabudjetista nopeille pyöräilykoneille, joiden nopeus on 60–120 lyöntiä minuutissa.
Tarkat liikeprofiilit
Servoohjaimien avulla insinöörit voivat ohjelmoida mukautettuja liikeprofiileja jokaiselle akselille. Kiinteän -nokkakäyttöisen iskun sijaan puristin voi kiihtyä nopeasti, hidastaa ennen sulkeutumista iskun vähentämiseksi, pysyä optimaalisessa paineessa ja vetäytyä sitten nopeasti - tasaiseen, optimoituun käyrään. Tämä vähentää huippuvirrankulutusta ja mekaanista rasitusta samanaikaisesti.
Valmiustilan tappioiden poistaminen
Hydraulijärjestelmät vaativat jatkuvasti käynnissä olevan pumpun järjestelmän paineen ylläpitämiseksi. Jopa tyhjäkäynnillä tämä maksaa tehoa. Valmiustilassa oleva servokäyttö kuluttaa lähelle-nollaa. Toiminnoissa, joissa on usein seisokkeja, työvuoroja vaihtuvia tai vaihtelevia-tarpeen aikatauluja, tämä ero kasvaa merkittävästi vuoden aikana.
Vähentynyt lämmöntuotanto
Koska servomoottorit ovat tehokkaampia, ne tuottavat vähemmän hukkalämpöä. Tällä on toissijainen etu: sähkökaapin ja sitä ympäröivän työtilan alemmat jäähdytystarve, mikä vähentää tuotantolaitoksen LVI-kuormitusta.
Todellinen tehokkuus vs. mitoitettu tehokkuus: mitä kannattaa katsoa
Valmistajien energiankäyttötiedot mitataan yleensä täydellisissä olosuhteissa. Tämä tarkoittaa, että juoksee koko ajan ilman pysähdyksiä. Todellinen-tehokkuus riippuu kuitenkin muutamista asioista.
Ensimmäinen on tuotannon nopeus. Tuotetta kohden käytetty energia on paras, kun kone käy nimellisnopeudella tai lähellä sitä. Jos käytät 50 %:lla konetta, joka on tehty korkealle teholle, se käyttää vähemmän kokonaisenergiaa. Mutta se voi huonontaa energia-per-levyä.
Toinen on materiaalin ominaisuudet. Paksummat tai tiheämmät raaka-aineet tarvitsevat enemmän muovausvoimaa. Tämä lisää moottorin vääntömomentin tarvetta. Jos vaihdat tavallisesta paperista raskaampaan tai monikerroksiseen-paperiin, energiankulutus sykliä kohden kasvaa.
Kolmas on lämpötilan ylläpito. Suulakkeen lämmityselementit eivät vaikuta servokäyttöjärjestelmän energiankäyttöön.
Muottikokoonpanon tehokas eristys ja optimoidut lämpö-ylös/jäähdytys--jaksot ovat yhtä tärkeitä kuin käyttöjärjestelmä koneen kokonaisenergiatehokkuuden kannalta.
Huoltotila: Kuluneet laakerit, väärin kohdistetut ohjauskiskot tai kontaminoituneet servo-palautekooderit lisäävät kitkaa ja vastusta, mikä pakottaa moottorin työskentelemään kovemmin. Hyvin pidetty-täyden servomoottorin paperilevyjen valmistuskoneon jatkuvasti parempi kuin laiminlyöty energiamittareita.
Energian lisäksi: Muita täyden servon toiminnallisia etuja
Energiatehokkuus on tärkein indikaattori. Mutta täysillä servokoneilla on myös muita hyviä puolia toiminnassa. Näitä kannattaa miettiä:
Korkeampi tarkkuus ja toistettavuus
Koska servomoottorit reagoivat reaaliaikaiseen{0}}enkooderin palautteeseen, mittojen tasaisuus tuhansien jaksojen aikana on huomattavasti parempi kuin nokkakäytöt tai hydraulipuristimet. Tämä vähentää romun määrää -, mikä itsessään on materiaali- ja energiatehokkuuden muoto.
Alhaiset melutasot
Hydrauliset voimayksiköt ja pneumaattiset järjestelmät ovat tunnetusti äänekkäitä. Täysservokoneet toimivat huomattavasti hiljaisemmin, mikä parantaa työympäristöä ja vähentää kuulonsuojainten tarvetta tiloissa, joissa on tiukat työmääräykset.
Vähentynyt huoltoseisokki
Hydrauliöljyä ei tarvitse vaihtaa. Sinun ei tarvitse vaihtaa suodattimia. Sinun ei tarvitse noudattaa ilmakompressorin huoltoaikatauluja. Servo-käyttöisessä järjestelmässä on yksinkertaisia mekaanisia osia. Tämä tarkoittaa vähemmän suunniteltuja huoltopysähdyksiä. Se tarkoittaa myös pienempää mahdollisuutta äkillisiin häiriöihin. Koneen käyttöiän aikana tämä johtaa korkeampaan kokonaistehokkuuteen (OEE). Tämä on siis toinen tapa lisätä tehokkuutta epäsuorasti.
Tieto- ja seurantaominaisuus
Nykyaikaisissa servokäytöissä on tiedonsiirtoliitännät. Nämä ovat yleensä Ethernet/IP, Ethernet Square tai Modbus. He tarkkailevat virrankulutusta, sykliaikaa ja moottorin kuormitusta reaaliajassa. Näiden tietojen avulla tuotantojohtajat voivat löytää tehottomuuksia. Sen avulla he voivat myös seurata kunkin tuotantoajon energiankulutusta. Ja sen avulla he voivat suunnitella aikatauluja käyttääkseen-huippuhuippuja.
Onko korkeammat ennakkokustannukset perusteltuja?
Täysservopaperilevykoneilla on tyypillisesti korkeampi hankintahinta kuin saman tilavuuden hydraulisilla tai mekaanisilla vastaavilla. Premium vaihtelee markkinoiden ja kokoonpanon mukaan, mutta 20–40 % korkeammat pääomakustannukset eivät ole epätavallisia. Sijoittaminen atäyden servomoottorin paperilevyjen valmistuskonevaatii huolellista tuotantovolyymin ja energian hinnoittelun arviointia.
Useimmissa keski-ja suurissa{1}}kapasiteettiyrityksissä pelkän energiansäästön takaisinmaksuaika on 2–4 vuodessa tyypillisellä sähkönhinnoittelulla-, ja se on yleensä lyhyempi alueilla, joilla teollisuusmaksut ovat korkeat. Kun pienemmät ylläpitokustannukset ja alhaisemmat romumäärät huomioidaan, kokonaiskustannuskuvasta tulee entistä vakuuttavampi.
Pienen-volyymin tai ajoittaisissa tuotantoympäristöissä laskutoimitus on erilainen. Jos kone käy vain muutaman tunnin päivässä, absoluuttinen energiansäästö on pienempi ja takaisinmaksuaika pitenee vastaavasti.
Yhteenveto
Täysservomoottorin paperilevyt ovat todellakin energiatehokkaampia kuin hydrauliset, pneumaattiset tai vauhtipyöräiset{0}}mekaaniset vaihtoehdot – suora virrankulutus on tyypillisesti 30–60 %. Tehokkuus perustuu kuormaan- reagoivaan moottorin ohjaukseen, regeneratiiviseen energian talteenottoon ja hydraulijärjestelmiin ominaisten valmiustilan häviöiden eliminoimiseen.
Tekniikka tarjoaa myös sivuetuja tarkkuuden, melutasojen, ylläpidon ja tietojen näkyvyyden osalta, mikä parantaa yleistä tuotannon taloudellisuutta. Yrityksille, jotka suunnittelevat uutta tuotantolinjaa tai päivittävät olemassa olevia laitteita, käyttöjärjestelmän energiatehokkuus ansaitsee vakavan painoarvon ostopäätöksessä - ei vain tarran hintaa.