Benefits Servomotoric drive pumps - hydraulic defeats electricity

Každý zpracovatel plastù chce vyrábìt své vstøikované díly s co nejnižšími výrobními náklady. Aby byl celý vstøikovací proces co možná nejekonomiètìjší a nejekologiètìjší, nemùžeme brát v úvahu pouze pohon vstøikovacího stroje, ale musíme poèítat i s ostatními faktory, vèetnìtavení hmoty, periferií, automatizaèních zaøízení a interní logistiky. Pohon èerpadlaservomotorem pro hydrauliku je v tomto smìru významným krokem. Pøidáním servomotorického pohonu èerpadla se zvýší i preciznost a dynamika; hluènost se naopak minimalizuje.

Kdo rád platí bìh naprázdno?

Mezi dosavadní technické trendy patøí vybavit hydraulické zásobení elektronicky øízeným nastavitelným èerpadlem, které je pohánìno asynchronními motory. Tímto zpùsobem jeelektronikou èerpadla øízen objem a tlak, které lze pomocí mechanického ovládaèe nastavit na nulovou až maximální hodnotu. Motor bìží vždy konstantní rychlostí. Asynchronní motorpracuje efektivnì, pokud je provozován pøi své jmenovité zátìži. V prùbìhu vstøikovacíhoprocesu dochází èasto k situacím, kdy je vyžadována pouze èásteèná zátìž a kdy není zapotøebí žádné energie. Právì v takovém pøípadì spotøebovává motor, otáèející senaprázdno, stále enormní množství energie, která není zapotøebí. Vydává také hluk, kterému navzdory protiopatøením nelze kompletnì zabránit. Navíc je dynamika øídícího èerpadla zejména pøi nízkém tlaku velmi omezená.

Schéma principu servomotorického pohonu èerpadla pro hydrauliku: zubové èerpadlo se servomotorem (nahoøe), nastavitelné èerpadlo s normomotorem (dole)

Elektrické stroje jsou také záludné

Proti tomu byly dosavadní varianty elektromechanických vstøikovacích strojù. U tohoto konceptu je každá osa vstøikolisu pohánìna separátním servomotorem s nezbytnoumechanickou vodící jednotkou (pøevodovka, vøeteno). Tento design se kompletnì liší oddobøe provìøených konceptù pøenosu hydraulické síly. Tento koncept skýtá jisté výhody, ale také jasné nevýhody, jako jsou vysoké investièní náklady, vysoké náklady na údržbu,opotøebovávání vøeten, zneèištìné uzavírací jednotky kvùli mazání vøeten, nepøimìøenìvysoké hodnoty elektrického pøipojení a nereálné øízení vstøikovací síly citlivou senzorikou. Senzorika, øídící sílu vstøiku, je velmi køehké zaøízení, které je ve vìtšinì pøípadù vybavenoextenzometrem. Tyto senzory podléhají pøirozenému stárnutí. Pøidáme-li k tomu velmirozsáhlé elektronické zaøízení, mùže se stát, že už po nìkolika letech mùže být oprava strojevelmi drahá.

U elektromechanických multiosových pohonù existuje ještì jedna nevýhoda, o které se èasto nemluví: plnì elektrický stroj je sice teoreticky efektivnìjší, ale to se v praxi kvùli ztrátámenergie pøi prostojích pìti mìnièù opìt vykompenzuje. Dùvodem je skuteènost, žeelektronické øízení a ostatní díly, které jsou namontovány na mìnièi, spotøebovávají energii i pøi bìhu naprázdno.

Srovnání tøí rùzných typù pohonù

Servomotorický pohon èerpadla kombinuje výhody

Servomotorický pohon èerpadla kombinuje výhody obou systémù. Tento design (obr. 1) je souèástí øady BOY – E a Boy jej realizoval jako první z výrobcù vstøikolisù v Evropì. Uservomotorického pohonu èerpadla je zubové èerpadlo pohánìno servomotorem. Øízeníobjemu a tlaku probíhá vysoce dynamicky nastavením otáèek motoru. Pokud není požadovaný žádný objem ani tlak, motor nebìží a nespotøebovává žádnou energii. Ale i vefázi øízení tlaku (dotlak) bìží motor pouze v nejnižších požadovaných otáèkách; tedy i v téhlesituaci se spotøebuje pouze tolik energie, kolik je potøeba pro udržení nezbytného tlaku.
Stroje øady E mají optimalizovaný hydraulický prùtok, takže vyšší výkonnost nového pohonu naplno prokáže svùj potenciál.Jestliže srovnáme objem spotøebované energie s døíve užívaným systémem DFE (elektronickýtlak a øízení toku dávkování), zjistíme, že klesl o 50 procent; hladina hluku se snížila o 20 procent a dynamika se naopak o 10 procent zvýšila. Ve srovnání s i dnes používanýmsystémem DFR (øízení tlaku toku dávkování) je možné dosáhnout úspor energie dokonce až70 procent. Ve vìtšinì pøípadù nabízí øada E lepší øešení (viz obr. 2), nebo se odoptimálního øešení pouze lehce odlišuje.

Jak a kolik energie ušetøí pohon èerpadla servomotorem?

U servomotorického pohonu èerpadla pro hydrauliku je zubové èerpadlo pohánìno servomotorem. Øízení objemu a tlaku probíhá vysoce dynamicky prostøednictvím nastavení otáèek motoru. Pokud není zapotøebí žádný objem ani tlak, motor je v klidu. Ve fázi øízení tlaku (dotlak) bìží motor pouze v nejnižších požadovaných otáèkách; tedy i v téhle situaci se spotøebuje pouze tolik energie, kolik je potøeba pro udržení nezbytného tlaku. Stroje øady E mají optimalizovaný hydraulický prùtok. Ve srovnání s døíve užívaným systémem DFE (elektronický tlak a øízení toku dávkování), klesl objem spotøebované energie o 50 procent. Ve srovnání s i dnes používaným systémem DFR (øízení tlaku toku dávkování) je možné dosáhnout úspor energie dokonce až 70 procent. Pokud se podíváme na spotøebu energie za celý rok, zpracovatel plastù, který používá stroj BOY 90 E, ušetøí pøi výrobì zboží ve stejném cyklu pøes 10 kWh elektrické energie.Pøi 6000 provozních hodinách za rok se roènì ušetøí 6200 euro.

Extrémní snížení spotøeby energie

Díky nasazení servomotorického pohonu èerpadla lze výraznì snížit spotøebu energie.Protože je hnací výkon používán pouze tehdy je-li opravdu tøeba, spotøeba energiedramaticky klesá. Stroje BOY s dvoudeskovou uzavírací jednotkou v kombinacis patentovanou regulací tlaku a tlakovým pøevodníkem mají nespornou výhodu v tom, že uzavírací síla vyžaduje pouze nízkou hladinu tlaku. Nasazení motoru pøi uzavírání je tedy takénízké. Jakmile se vygeneruje potøebný tlak, funkce zpìtného ventilu drží tlak po nezbytnoudobu a proto není zapotøebí již žádné další energie pro dotlak.

Mìøení zpracovatelù plastù na strojích BOY 90 A vybavených elektronicky øízenými regulaèními èerpadly ukázala, že ve srovnání se stroji série 90 E docházelo v rùzných pøípadech k úsporám až pøes 50 procent. Srovnávací mìøení byla provedena také na elektromechanických strojích srovnatelné velikosti. Spotøeba energie strojù 90 E byla na stejné úrovni jako u plnì elektrických konkurenèních strojù. Mìøení byla potvrzena také zkušenostmi provozovatelù strojù. V nìkterých pøípadech dosáhla úspora energie dokonce 75 procent ve srovnání s konkurenèními hydraulickými stroji. Výsledkem lepší úèinnosti je také nižší ohøev oleje. Požadovaný chladící výkon odpadá v pøípadì prùmìrného èasu cyklu a prùmìrné pokojové teploty. Integrovaná inteligentní øídící technika je schopna kompenzovat zmìny viskozity pøi mìnících se teplotách oleje. Pøi teplotì oleje mezi 25 °C a 45 °C nebyly namìøeny žádné vlivy na kvalitu dílù a hmotnost, což bylo prokázáno testy.

Zahøívání oleje na teploty vyšší než 25 °C je díky preciznímu systému zbyteèné. Pokud jde o chlazení oleje ve stroji, plynou z toho tøi základní výhody:

• Pøi prùmìrném èasu cyklu pouze velmi nízké nebo žádné chlazení.
• Výrazné snížení energie potøebné na pøedehøátí.
• Zkrácení èasu nutnému k pøedehøátí.

Srovnání èasu cyklù na pøíkladu závitového uzávìru

Tolerance k životnímu prostøedí se nazývá nižší náklady na energii

Stroje øady E významnì napomáhají ke snížení emisí oxidu uhlièitého. V souèasné dobì se pøi výrobì 1 kWh elektrické energie vyprodukuje nìco kolem 620 gramù oxidu uhlièitého. Pokud Srovnání èasu cyklù na pøíkladu závitového uzávìru se blíže podíváme na spotøebu energie za celý rok, pak zpracovatel plastù, který užívá stroje 90 E, ušetøí pøi výrobì zboží ve stejném cyklu pøes 10 kWh elektrické energie. Poèítáme-li se 6000 provozními hodinami roènì, dojdeme k následujícím èíslùm:

• Úspory – 6 200 euro roènì

• Snížení emisí oxidu uhlièitého – 37 200 kg roènì


Nižší hluènost stroje

Hluk konvenèního vstøikovacího stroje má dvì hlavní pøíèiny: hlavní pohon stroje permanentnì bìží, i když není pøímo spotøebovávána hydraulická energie; to zpùsobuje nepøetržitý hluk. Vìtší hluk navíc zpùsobuje silnìjší pulsace axiálního pístového èerpadlového systému. Hydraulický motor pohonu šneku je kvùli svému jednoduchému a robustnímu designu druhý nejvìtší zdroj hluku vstøikovacího stroje. Díky nasazení elektrického servopohonu se hladina hluku výraznì sníží. U strojù série E lze docílit mìøitelného a lidským uchem zachytitelného snížení hluènosti. Hladina zvuku u vstøikovacího stroje 90 A obnáší cca 74 dB (A), u nové øady je to pouze cca 70 dB (A). A se servoelektrickým pohonem šneku se hodnota snižuje ještì více, až na 65 dB (A).

Zvýšená pozièní pøesnost, zkrácené èasy cyklu

Výroba tenkostìnných a optických dílù má speciální požadavky na preciznost a pozièní pøesnost pohonných os. Stroje øady E tyto požadavky splòují prostøednictvím výraznì vylepšené dynamiky elektrohydraulického pohonu. Všechny spouštìcí procesy z pozic jsou citlivé a rychle reagují. Díky rychlejšímu reakènímu èasu pohonného systému na zmìny nastavených hodnot a vyšší výkonnosti vzhledem k dodávanému objemu lze snížit takzvaný èas suchého cyklu. Nasazení elektrického pohonu šneku a/nebo øešení pomocí dvojitého èerpadla mùže napomoci k dalším èasovým úsporám.

Kontakty:
1.PLASTCOMPANY, spol. s r.o.
Bohunická 728/24a
619 00 Brno
telefón: +420 533 433 700
fax : +420 533 433 699
e-mail: info@1plastcompany.cz
web: www.1plastcompany.cz