Energeticky úsporná technológia čerpadiel - KNOLL Maschinenbau GmbH
Čoraz viac obrábačov kovov objavuje potenciál úspory energie v oblasti chladiacich mazív, najmä v prípade neregulovaných vysokotlakových čerpadiel. Spoločnosť KNOLL Maschinenbau vyvinula takzvaný E-PASS, pomocou ktorého je možné určiť potenciálne úspory za menej ako hodinu počas prebiehajúcich operácií. Rôzne spoločnosti medzitým využili túto službu a rozhodli sa vybaviť vysokotlakové čerpadlá svojich obrábacích strojov frekvenčnou reguláciou. V nasledujúcom príklade je doba návratnosti menej ako dva roky.
Energeticky úsporná technológia čerpadla - dodatočné vybavenie frekvenciou pre vysokotlakové čerpadlá na chladenie mazív stojí za to
Ochrana životného prostredia zohráva dôležitú úlohu pre mnoho spoločností, či už v súvislosti s ekologickými konečnými výrobkami, alebo v rámci vlastnej výroby. Napríklad u veľkého nemeckého dodávateľa pre automobilový priemysel sa zodpovední za výrobu snažia o to, aby bola ekologická stopa čo najmenšia. Týmto spôsobom sú všetky procesy neustále kontrolované a optimalizované, pokiaľ ide o ich ziskovosť, energetickú efektívnosť a účinnosť zdrojov a ekologickú kompatibilitu.
Pri obrábaní hliníkových tlakových odliatkov v čerpadlách na zásobovanie vysokotlakovým chladiacim médiom sa zaznamenal značný potenciál úspory energie. Pretože tieto boli predtým vybavené ventilom Vario s rôznymi úrovňami tlaku, vyvstala otázka, či by sa oplatilo prestaviť na frekvenčne riadené čerpadlá.
Rýchla analýza s praktickými hodnotami
Keď spoločnosť KNOLL Maschinenbau, popredný dodávateľ čerpadiel, filtrov a kompletných systémov chladenia a mazania, navrhla vyšetrovanie spotreby energie, vedúci oddelenia s radosťou súhlasili. Najmä preto, že meranie spotreby neznamená dlhý výpadok stroja a potom sú na stole jasné čísla.
Jochen Blersch, špecialista na energeticky efektívne riešenia v spoločnosti KNOLL, vysvetľuje pozadie potenciálu úspor: „Čerpadlá s použitými ventilmi Vario poskytujú rôzne úrovne tlaku, stále však generujú plný objemový prietok, takže nemusí odchádzať potrebné chladiace mazivo. Je to spojené so širokou škálou energetických strát, ktorým sa frekvenčný menič snaží vyhnúť. Pretože zaisťuje reguláciu tlaku podľa potreby prostredníctvom nastavenia otáčok čerpadla. ““
Špecialista na chladiace mazivá vyvinul špeciálny merací systém pre analýzu účinnosti, KNOLL E-PASS. Týmto spôsobom možno na jednej strane určiť spotrebu energie vysokotlakového čerpadla v procese a na druhej strane je možné určiť, aký výkon je skutočne potrebný pre proces obrábania. U miestneho dodávateľa pre automobilový priemysel skontroloval Jochen Blersch dve obrábacie centrá, ktoré obrábajú typické sériové obrobky. Na inštaláciu príslušnej technológie merania bolo treba odstaviť stroje iba asi na päť minút. Potom meria skutočný prietok chladiacej kvapaliny do stroja a príslušný tlak počas celého cyklu obrábania. Okrem toho sa do počítača zadávajú potrebné údaje, ako sú napríklad prevádzkové hodiny, elektrina a investičné náklady na dodatočné vybavenie.
Výpočet začína po procese merania. Rozdiel medzi pevnou rýchlosťou a skutočne požadovanou rýchlosťou s frekvenčným meničom má za následok najväčší podiel na úspore energie. Frekvenčne riadený pohon čerpadla tiež znamená, že sa do chladiaceho maziva a okolitého vzduchu privádza menej tepla. Okrem toho je čerpadlo chránené prevádzkou pri čiastočnom zaťažení, čo zvyšuje jeho životnosť. Všetky tieto faktory sa zohľadňujú pri hodnotení E-PASS.
Malé úsilie - jasný výsledok
Iba pár minút po procese merania je k dispozícii výtlačok, ktorý poskytuje presné údaje o možných úsporách energie s dodatočne vybavenou reguláciou frekvencie a dobou amortizácie. Jochen Blersch poukazuje na ďalšiu výhodu procesu merania: „Zaznamenané údaje je možné použiť aj na vyhodnotenie stavu opotrebenia vysokotlakového čerpadla, ktoré je možné vymeniť pri dodatočnej montáži regulátora frekvencie.“
Stanovené hodnoty boli - podľa očakávania - presvedčivé. Koniec koncov, pri obrábaní hliníkových tlakových odliatkov sa často dodatočné vybavenie oplatí. Dôvodom je rozmanitosť nástrojov potrebných na frézovanie, vŕtanie a rezanie závitov, ktoré sa spoliehajú na vysokotlakové vnútorné chladenie. Požadovaný tlak a objemový prietok sa však menia v závislosti od nástroja a spracovania, zatiaľ čo konštrukcia čerpadla je vždy založená na nástroji, ktorý vyžaduje najvyššie hodnoty. Menšie náradie, napríklad vŕtačky, sa zaobíde s výrazne nižším výkonom čerpadla chladiaceho maziva, takže ho možno optimálne zásobovať pri nižších otáčkach. S frekvenčne riadeným čerpadlom to šetrí energiu, pretože platí všeobecné pravidlo: polovica otáčok zodpovedá polovici spotreby energie. Vďaka pevnému tlakovému poistnému ventilu sa táto energia premieňa na teplo a stráca sa.
Pri použití automobilovým dodávateľom sa vyžaduje úplná sada charakteristík čerpadla, niekedy vysoký a potom opäť nízky objemový prietok až po pauzy, pri ktorých je možné čerpadlo spustiť až na 0 Hz. Potenciál úspor energie stanovený pomocou E-PASS bol 61 percent. Výsledok, ktorý oprávnil renováciu a z toho vyplývajúce náklady pre zodpovedných.
Bezpečnosť prostredníctvom referenčného stroja
Za účelom overenia vypočítaných hodnôt nechali najskôr stroj previesť ako referenčný systém. Rozsah dodávky sa netýkal kompletného systému chladiaceho maziva, iba frekvenčnej regulácie. Spoločnosť KNOLL ponúka na tento účel skrutkové čerpadlo KTS, samonasávacie objemové čerpadlo, ktoré sa vyznačuje nízkou pulzáciou, vysokou účinnosťou a dlhou životnosťou. Príslušné riadenie frekvencie sa nazýva PQ-Tronic v spoločnosti KNOLL, pretože zaisťuje premenlivý tlak (P) a prietok (Q) s optimálnym nastavením otáčok.
KNOLL sa nepovažuje za čistého dodávateľa komponentov, ale skôr za partnera na procesnej úrovni. Jochen Blersch vysvetľuje: „Naším cieľom je dosiahnuť rovnaké doby odozvy ako predtým bez toho, aby sme museli zasahovať do obrábacieho stroja pomocou existujúcej technológie a nového frekvenčného meniča - aj keď sú požiadavky na proces veľmi vysoké. Pre spomínaného dodávateľa automobilov sme kompletne prepojili existujúci obrábací stroj bez systému KNOLL KSS. Okrem toho prikladáme veľkú dôležitosť presvedčivej dokumentácii podľa noriem CE, ako sú výkresy, elektrické plány, zoznamy dielov a bezpečnostné aspekty. “
Doba návratnosti do dvoch rokov
Zodpovední za výrobu uvítali skutočnosť, že spoločnosť KNOLL mohla získať všetko z jedného zdroja, a výsledok ich potešil: Referenčný systém potvrdil teoreticky stanovené hodnoty. To uvoľnilo cestu k optimalizácii ďalších strojov. Spoločnosť KNOLL najskôr previedla výrobnú linku s ôsmimi obrábacími centrami, čím sa vrátila aj k predpovedaným hodnotám. V druhom kroku bolo prevedených ďalších dvanásť strojov.
Spoločnosť KNOLL medzitým dostala od zákazníka pozitívnu spätnú väzbu, že opatrenia boli celkovo tiež veľmi úspešné: Pred konverziou vyžadoval stroj priemerne okolo 3 kW/h. Potom bola spotreba iba 1 kW/h. To znamená, že konverzia sa vyplatí za menej ako dva roky pri normálnej 3-zmennej prevádzke bez výpadkov výroby.
Jochen Blersch poukazuje na ďalšiu výhodu, ktorá ešte nie je vypočítaná, ale je možné ju využiť v priebehu prevádzky: „Ak prevádzkujem čerpadlo s frekvenčným meničom, môžem ho tiež použiť na sledovanie procesu. Napríklad viem včas zistiť, kedy sa čerpadlo vyčerpá. Pretože frekvenčný menič potom reguluje vyššie otáčky, aby kompenzoval opotrebenie. Ak sa sledujú otáčky, je možné objednať náhradné diely v stanovenej hodnote a pripraviť včasnú výmenu, čo prospieva spoľahlivosti procesu. ““
Regulácia otáčok PQ-Tronic
Regulácia frekvencie KNOLL PQ-Tronic umožňuje špecifikovať akýkoľvek tlak v rozmedzí od 0 do 150 bar. U tohto systému sa výkon čerpadla reguluje automaticky. Regulácia frekvencie hnacieho motora mení otáčky čerpacej jednotky (až 4 500 min-1), a tým aj výkon. Tlakový snímač v spojení s elektronickou reguláciou PID zaručuje predpísaný tlak (nastavená hodnota) bez ohľadu na spotrebované množstvo. To má množstvo výhod:
- Úspora energie až 70%
- Variabilná regulácia tlaku
- Preprava s nízkou pulzáciou
- Mäkké spustenie a zastavenie
- Žiadne špičky počiatočného prúdu
- Minimalizácia hluku pomocou nastavenia rýchlosti
- Minimalizácia opotrebenia
- Znížený vstup tepla do média