Szervóhidraulikus teljesítményegységek: akár 60%-os energia-megtakarítás műanyag öntésnél

Az IE3 szervomotor és a nagy hatásfokú belső fogaskerék-szivattyú kombinálása lehetővé teszi a LIFTHYDRAU szervohidraulikus teljesítményegységek számára, hogy működés közben 50–60%-os energia-megtakarítást érjenek el műanyag fröccsöntő gépsorokon. Ebben a cikkben három ügyfélhelyről (Vietnám, Törökország és Mexikó) származó összehasonlító adatokat osztunk meg.

Miért fogyasztanak ennyi energiát a fröccsöntő gépek

A hagyományos műanyagöntő gépek általában állandó vagy változó kiszorítású szivattyúkat használnak, amelyeket aszinkronmotorok hajtanak. A nyomástartás, a hűtés és az öntőforma kinyitása utáni várakozási fázisok során a motor továbbra is névleges fordulatszámon üzemel, miközben a hidraulikaolaj a biztonsági szelepen keresztül visszatér a tartályba – az energia teljes egészében hulladékhővé alakul. A gyakorlati termelés során a teljes ciklusnak csupán 30–40%-a igényel valóban teljes átfolyást, a többi időszakban a rendszer alacsony vagy nulla hatásos teljesítménnyel működik. Ez az alapvető oka annak, hogy a szervohidraulikus meghajtóegységek ilyen jelentős megtakarítást tesznek lehetővé: olaj igény szerint, sebesség igény szerint.

Rendszerarchitektúra: Az IE3 szervomotor illesztése a belső fogaskerék-szivattyúhoz

Egy LIFTHYDRAU szervóhidraulikus teljesítményegység lényege a motor és a szivattyú összehangolt vezérlése. Egy IE3 hatásfok-osztályú aszinkron szervómotor magas hatásfokot biztosít akár részterhelés mellett is, és a meghajtóval együtt zárt hurkú fordulatszám- és nyomaték-szabályozást ér el. Külső fogaskerékes kialakításokkal összehasonlítva az belső fogaskerékes szivattyú alacsonyabb térfogatáram-ingadozást és magasabb térfogati hatásfokot nyújt, így stabil kimenetet biztosít akár alacsony fordulatszámokon is – ezért különösen jól kompatibilis a szervómeghajtásos rendszerek változó fordulatszámú üzemével.

Amikor a gép a nyomástartási fázisba lép, a szervomotor fordulatszáma lecsökken a nyomás fenntartásához szükséges minimális értékre, a szivattyú kimeneti áramlása ennek megfelelően csökken, és a rendszer többé nem támaszkodik a biztonsági szelep elvezetésére. A hűtés során a motor közel álló helyzetbe kerül, és az energiafogyasztás nullához közelít. Az egész öntőciklus során a motor teljesítménye dinamikusan követi a tényleges terhelésgörbét, nem pedig állandó kimeneti teljesítményen üzemel. Ez a vezérlési logika a technikai alapja a 50–60%-os megtakarítási adatoknak.

Vietnámi telephely: Háztartási készülékek burkolatainak öntővonal

Egy vietnámi háztartási készülékgyártó cég műanyagöntő műhelyt üzemeltet, amelyben több, körülbelül 250 tonnás záróerővel rendelkező gép működik, és főként mosógépdobokat és légkondicionáló-házakat gyárt. A felújítás előtt a hidraulikus rendszer átlagos teljesítményfogyasztása gépenként naponta 22 üzemórában körülbelül 18,5 kW volt. A LIFTHYDRAU szervó hidraulikus teljesítményegység telepítése után a mért átlagos teljesítmény 7,4 kW-ra csökkent – ez 60%-os megtakarítást jelent. Ezen a gyártóhelyen a hűtési idő viszonylag nagy részt tesz ki az öntési ciklusból, és a hagyományos rendszer jelentős nyomásleengedési veszteségei a hűtési szakaszban teljesen megszűntek. A helyi ipari áramárak mellett a gépenkénti éves megtakarítás körülbelül 42 000 jüan, a megtérülési idő kevesebb mint 14 hónap. Az olaj hőmérséklete is észrevehetően csökkent, így a hidraulikaolaj cseréjének időköze 4000 óráról több mint 8000 órára nőtt.

Törökország – Telephely: Pontos autóipari alkatrészek öntése

Egy törökországi autóipari alkatrészszállító belső rögzítőelemeket és csatlakozókat gyártó öntőgépsorokat üzemeltet, amelyek befogóereje 180 és 350 tonna között mozog. A gyárban korábban változó sebességű szivattyús rendszer működött, amelyet a pontos öntési körülmények között gyakran kellett nyomás- és térfogatáram-beállítással finomhangolni; a válaszidő-késés miatt az alkatrészek tömege ingadozott. A szervó-hidraulikus meghajtóegységek felszerelése után az energiafogyasztás 52%-kal csökkent, és az öntés ismételhetősége jelentősen javult. A gyakorlati adatok szerint egy 350-tonnás gép átlagos teljesítményfelvétele a felújítás előtt 21,3 kW volt, a felújítás után pedig 10,2 kW-ra csökkent. Mivel Mexikóban az ipari áramárak magasabbak és változékonyabbak, a megtakarítás még nagyobb volt. Az első próbagép sikeres befejezése után a gyár a felújítást az üzemi összes 11 gépre kiterjesztette.

Mexikói telephely: Nagy méretű logisztikai paletták öntése

Egy mexikói műanyaggyártó logisztikai palettákat és visszaváltható dobozokat gyárt, a befogóerők általában 500 tonna felettiek – nehéz terhelésű, hosszú ciklusidejű üzem. A felújítás előtt a gépenkénti átlagos hidraulikus rendszer teljesítménye 34,7 kW-ot ért el, és a hidraulikaolaj hőmérséklete folyamatosan magas maradt, nyáron kiegészítő hűtésre volt szükség. A LIFTHYDRAU szervohidraulikus teljesítményegységek telepítése után az átlagos teljesítmény 14,6 kW-ra csökkent, ami kb. 58%-os megtakarítást jelent. A nagy tonnázású gépek hosszú nyomóerő-tartási fázisokkal rendelkeznek, és a szervorendszer alacsony sebességű nyomóerő-tartásban mutatott előnye teljes mértékben kihasználható. Az olaj hőmérséklete egy elfogadható tartományban stabilizálódott, és a hűtővízfogyasztás kb. 35%-kal csökkent.

Három helyszínről származó közös következtetések

A vietnámi, török és mexikói telephelyeken a megtakarítások egységesen az 50–60%-os tartományba estek – nem véletlenül. Egy fröccsöntő gép hidraulikus rendszerének energiaszerkezete határozza meg a felújítás előnyének felső korlátját, miközben a tényleges megtakarítások függenek az eredeti rendszer hatékonyságától, a ciklusban a tartási és hűtési idő arányától, valamint a gép terhelési tényezőjétől. Mindhárom telephelyen a nem teljes áramlási üzemmód több mint 60%-át tette ki a fröccsöntési ciklusnak, így bőséges lehetőség nyílt szervóvezérelt megtakarításra.

Megjegyzendő, hogy mindhárom projekt megtérülési ideje 12 és 20 hónap között maradt. Még ha figyelmen kívül is hagyjuk a meghosszabbodott olajélettartamot és az alacsonyabb olajhőmérséklet miatt csökkenő hűtővízfogyasztást, az egyedül az elektromos energia megtakarítása is indokolja a felújítási döntést. A fröccsöntők számára a szervóvezérelt hidraulikus meghajtóegységek az energiamegtakarítási lehetőségből szabványos sorozatkonfigurációvá váltak.

Kiválasztási és felújítási ajánlások

A szervó-hidraulikus átalakítások nem egyszerűen a szivattyú és a motor cseréjét jelentik. Az eredeti rendszer működési nyomása, áramlási görbéje, tartálytérfogata és hűtőkapacitása ellenőrizendő, hogy biztosítsuk a szervószivattyú-készlet kimeneti jellemzőinek egyezését az öntési folyamattal. Az belső fogaskerék-szivattyú térfogati hatásfoka alacsony fordulatszámon kulcsfontosságú mutató, amely közvetlenül meghatározza a tartási fázis stabilitását. A szervóhajtás paramétereit szintén hangolni kell a gépvezérlővel összehangolva, hogy gyors nyomás- és áramlásválasz érhető el. Olyan műhelyek esetében, ahol több gép párhuzamosan üzemel, ajánlott először egyetlen pilot géppel kezdeni a megtakarítási adatok és az alkatrészek konzisztenciájának érvényesítéséhez, mielőtt szélesebb körű bevezetésre kerülne sor.