Unități hidraulice servo: economisire de energie până la 60 % în procesul de injectare în formă

Cuplarea unui motor servo IE3 cu o pompă cu roți dințate interioare de înaltă eficiență permite unităților hidraulice servo LIFTHYDRAU să obțină economii de energie verificate pe teren de 50–60 % pe linii de injectare a plasticului. Acest articol prezintă date de referință obținute de la trei clienți din Vietnam, Turcia și Mexic.

De ce consumă mașinile de injectare a plasticului atât de multă energie

Mașinile convenționale de injectare utilizează în mod tipic pompe cu debit fix sau cu debit variabil, acționate de motoare asincrone. În timpul fazelor de menținere a presiunii, răcire și pauză la deschiderea matriței, motorul continuă să funcționeze la viteza nominală, iar uleiul hidraulic se întoarce în rezervor prin supapa de siguranță — energia fiind transformată integral în căldură pierdută. În producția reală, porțiunea din ciclul de injectare care necesită efectiv debit maxim reprezintă de obicei doar 30–40% din durata totală a ciclului, în timp ce sistemul funcționează cu debit scăzut sau nul pentru restul timpului. Aceasta este motivul fundamental pentru care unitățile servo-hidraulice de putere pot oferi economii atât de semnificative: ulei la cerere, viteză la cerere.

Arhitectura sistemului: Potrivirea motorului servo IE3 cu pompa cu roți dințate interioare

Nucleul unității hidraulice servo LIFTHYDRAU constă în controlul coordonat al motorului și al pompei. Un motor servo asincron de clasă de eficiență IE3 menține o eficiență ridicată chiar și în domeniul sarcinilor parțiale, funcționând împreună cu sistemul de acționare pentru a realiza reglarea în buclă închisă a vitezei și a cuplului. Comparativ cu construcțiile cu roți dințate exterioare, pompa cu roți dințate interioare oferă o pulsație a debitului mai redusă și o eficiență volumetrică superioară, asigurând un debit stabil chiar și la viteze joase — ceea ce o face extrem de compatibilă cu regimul de viteză variabilă al sistemelor de acționare servo.

Când mașina intră în faza de menținere a presiunii, viteza motorului servo scade până la valoarea minimă necesară pentru menținerea presiunii, debitul pompei scade corespunzător, iar sistemul nu mai depinde de descărcarea supapei de siguranță. În timpul răcirii, motorul se apropie de oprire completă și consumul de energie se apropie de zero. Pe întreaga durată a ciclului de injectare, puterea motorului urmărește dinamic curba sarcinii reale, în loc să funcționeze cu o ieșire constantă. Această logică de comandă constituie baza tehnică pentru cifrele de economisire de 50–60%.

Site Vietnam: Linie de injectare pentru carcase de electrocasnice

Un producător de electrocasnice din Vietnam operează un atelier de injectare cu mai multe mașini de aproximativ 250 de tone forță de închidere, care produc în principal tamburi pentru mașini de spălat și carcase pentru climatizatoare. Înainte de modernizare, consumul mediu de energie al sistemului hidraulic pe mașină era de aproximativ 18,5 kW pe parcursul a 22 de ore de funcționare zilnică. După instalarea unei unități hidraulice servo LIFTHYDRAU, consumul mediu măsurat a scăzut la 7,4 kW — o economisire de 60%. Timpul de răcire reprezintă o parte relativ mare din ciclul de injectare la această uzină, iar pierderile semnificative de presiune ale sistemului convențional în timpul răcirii au fost eliminate în totalitate. La tarifele locale industriale de energie electrică, economiile anuale pe mașină ajung la aproximativ 42 000 RMB, iar perioada de recuperare este sub 14 luni. Temperatura uleiului hidraulic a scăzut, de asemenea, în mod vizibil, extinzând intervalele de schimbare a uleiului hidraulic de la 4 000 de ore la peste 8 000 de ore.

Site Turcia: Injectare de componente auto de precizie

Un furnizor de componente auto din Turcia operează linii de injectare care produc cleme și conectori pentru interior, cu forțe de închidere între 180 și 350 de tone. Sistemul existent cu pompă variabilă de la uzină necesita ajustări frecvente ale presiunii și debitului în condiții de injectare de precizie, iar întârzierea de răspuns cauza variații ale greutății pieselor. După instalarea unităților servo hidraulice de putere, consumul de energie a scăzut cu 52 %, iar reproductibilitatea procesului de injectare s-a îmbunătățit semnificativ. Datele din teren au arătat o putere medie de 21,3 kW pe mașina de 350 de tone înainte de modernizare, scăzând ulterior la 10,2 kW. Având în vedere prețurile mai ridicate și mai volatile ale energiei electrice industriale din Turcia, economiile obținute au fost și mai semnificative. După finalizarea primei mașini pilot, uzina a extins modernizarea la toate cele 11 mașini din atelier.

Locația din Mexic: Injectare palleti logistici mari

Un producător de materiale plastice din Mexic fabrică paleți logistici și containere reutilizabile, cu forțe de închidere în general superioare celor 500 de tone — aplicații grele, cu cicluri lungi. Înainte de modernizare, puterea medie a sistemului hidraulic pe mașină ajungea la 34,7 kW, iar temperatura uleiului hidraulic rămânea constant ridicată, necesitând răcire suplimentară în perioada estivală. După instalarea unităților servo-hidraulice LIFTHYDRAU, puterea medie a scăzut la 14,6 kW, ceea ce reprezintă o economisire de aproximativ 58%. Mașinile de mare tonaj au faze lungi de menținere a presiunii, iar avantajul sistemului servo în menținerea presiunii la viteze reduse este amplificat în mod complet. Temperatura uleiului s-a stabilizat într-o gamă rezonabilă, iar consumul de apă de răcire a scăzut cu aproximativ 35%.

Concluzii comune din cele trei locații

În toate cele trei locații — Vietnam, Turcia și Mexic — economiile au scăzut în mod constant în intervalul de 50–60 % — nu întâmplător. Structura energetică a sistemului hidraulic al unei mașini de injectare determină limita superioară a beneficiilor obținute prin modernizare, în timp ce economiile reale depind de eficiența inițială a sistemului, de proporția timpului de menținere și răcire în ciclu și de factorul de încărcare al mașinii. În toate cele trei locații, funcționarea cu debit redus a reprezentat peste 60 % din ciclul de injectare, oferind un spațiu considerabil pentru economii prin utilizarea servomotoarelor.

Este de remarcat faptul că perioadele de recuperare a investiției în cele trei proiecte au rămas între 12 și 20 de luni. Chiar dacă se ignoră prelungirea duratei de viață a uleiului și reducerea consumului de apă de răcire datorită temperaturilor mai scăzute ale uleiului, economiile de energie electrică, luându-le singure în considerare, justifică decizia de modernizare. Pentru producătorii de mașini de injectare, unitățile hidraulice cu servomotor au trecut de la o opțiune de economisire a energiei la o configurație standard de linie.

Recomandări privind selecția și modernizarea

Modernizările hidraulice cu servo nu sunt o simplă înlocuire a pompei și a motorului. Presiunea de lucru, curba debitului, volumul rezervorului și capacitatea de răcire ale sistemului original trebuie verificate pentru a asigura faptul că caracteristicile de ieșire ale setului de pompă cu servo corespund procesului de injectare. Randamentul volumetric al pompei cu roți dințate interne la viteze joase este un indicator cheie care determină direct stabilitatea fazei de menținere. Parametrii acționării cu servo trebuie, de asemenea, ajustați în coordonare cu controllerul mașinii pentru a obține o răspuns rapid la presiune și debit. Pentru atelierele cu mai multe mașini care funcționează în paralel, se recomandă începerea cu o singură mașină pilot pentru validarea datelor privind economiile și consistența pieselor, înainte de implementarea pe scară largă.