Modernizace hydraulického systému obráběcího stroje v automobilovém průmyslu


parker-elektronicke-rizeni-cerpadel-pro-usporu-energieVyu­žití řešení DCP zákaz­ní­kovi ušet­řilo až 45 % energie

Díky trva­lému zvy­šo­vání poža­davků na výrobní tech­no­lo­gie z hle­diska výkonu a účin­nosti umož­nily elek­trické pohony čer­pa­del a jejich řízení v posled­ních letech velké pokroky v mož­nos­tech opti­ma­li­zace oka­mži­tého dodá­va­ného hyd­rau­lic­kého výkonu. Výsledky tohoto vývoje se úspěšně vyu­ží­vají pro opti­ma­li­zaci sys­témů s hyd­rau­lic­kými čer­pa­dly a docí­lení eko­no­mic­kých úspor. Elektro­nicky řízené motory pro pohon hyd­rau­lic­kých čerpa­del umož­ňují řízení dodávky hyd­rau­lic­kého výkonu podle poža­davku výrob­ního stroje. Apli­kací frek­venč­ního měniče se regu­lují otáčky elek­tro­mo­toru tak, aby čer­pa­dlo mělo vždy maxi­mální geo­me­t­rický objem, čer­pa­dlo tedy stále ope­ruje v návr­ho­vém pra­cov­ním bodě, kde dosa­huje nej­větší účin­nosti a dodá­vaná hyd­rau­lická ener­gie se regu­luje změ­nou otá­ček elek­tro­mo­toru. Potřebné množ­ství hyd­rau­lické ener­gie proto lze dodá­vat pro kon­krétní potřeby sys­tému v určité době cyklu stroje podle řídi­cích sig­nálů zasla­ných do frek­venč­ního měniče z nad­řa­ze­ného sys­tému. U cyklů s vyso­kým poža­dav­kem na regu­laci pra­cov­ního tlaku a prů­toku je tak možné dosáh­nout vysoké úspory elek­trické energie.

Eko­no­micky výhodné hyd­rau­lické pohony čer­pa­del s říze­ním otáček

Kom­bi­nace syn­chron­ního ser­vo­mo­toru a čer­pa­dla je rela­tivně dra­hou zále­ži­tostí již v oka­mžiku poří­zení. Par­ker však pou­žívá kom­po­nenty pro elek­tro­nicky řízené motory, které posky­tují jak kom­paktní design a zají­mavý poměr ceny a výkonu, tak výhody při ser­visu. Vzhle­dem k pou­žití lame­lo­vých čer­pa­del je ser­vis čer­pa­dla možný rea­li­zo­vat rychle výmě­nou vnitř­ního excen­tru a lamel. Design jed­notky je jedi­nečný i vzhle­dem ke kon­strukci, kdy čer­pa­dlo a elek­tro­mo­tor mají spo­leč­nou hří­del a tím odpa­dají náklady na spojku a jed­notka se roz­mě­rově výrazně zmenší.  Co se týče motoru, nej­po­u­ží­va­nější jsou cenově efek­tivní, stan­dardní asyn­chronní motory, které v kom­bi­naci s AC měni­čem umož­ňují široký roz­sah řízení otá­ček motorů. Asyn­chronní ser­vo­mo­tory pou­žívá Par­ker pouze pro nej­ná­roč­nější apli­kace, které vyža­dují vyso­kou dyna­miku a přes­nost ať už při akce­le­raci nebo brz­dění pohonu.

Ino­va­tivní technologie

Při volbě čer­pa­dla se nebere v úvahu pouze jeho výkon, ale také mini­mální a maxi­mální otáčky. Větší veli­kosti hyd­rau­lic­kých čer­pa­del vět­ši­nou umož­ňují nižší otáčky a vli­vem sní­žení otá­ček se výrazně zmenší i hluč­nost sys­tému, která v nejedné apli­kaci může být kri­tic­kým para­me­t­rem pro pro­voz stroje. V mnoha apli­ka­cích dochází k nej­vět­ším úspo­rám právě v momentu, kdy čer­pa­dlo běží při co nejmen­ších otáč­kách. Díky dlou­ho­le­tému vývoji čer­pa­del Par­ker je možné čer­pa­dla pro­vo­zo­vat při velice níz­kých otáč­kách, a tedy sní­žit pří­kon elek­tro­mo­toru na mini­mum v čase, kdy není potřeba do sys­tému dodá­vat hyd­rau­lic­kou ener­gii.  Pokud se všechny tyto aspekty vez­mou v potaz, jsou pro Par­ker nej­lepší dvě tech­no­lo­gie čer­pa­del: lame­lové čer­pa­dlo je ideál­ním zákla­dem pro sys­témy zalo­žené na poho­nech s kon­stant­ním geo­me­t­ric­kým obje­mem. Robustní kon­strukce dvo­ji­tého břitu lamel je činí odol­nými proti mecha­nic­kým nečis­to­tám a zajiš­ťuje vyso­kou účin­nost v dlou­ho­do­bém měřítku. Axi­ální pís­tové čer­pa­dlo je pou­žito v apli­ka­cích vyža­du­jí­cích vysoké maxi­mální tlaky, nebo pokud je třeba udr­žet vysoký tlak po delší dobu. Vzhle­dem k níz­kým ztrátám v sys­tému s DCP se sni­žuje i potřeba chla­zení sys­tému, jeli­kož všechny ztráty v hyd­rau­lic­kém sys­tému se mění na tepel­nou ener­gii, kte­rou následně musíme ze sys­tému nákladně odvést, aby nedo­šlo k pře­hřátí a poško­zení agregátu.

Hlavní pří­nosy elek­tro­nicky říze­ných čerpadel:

  • pohon s říze­nou změ­nou otáček
  • indi­vi­du­ální při­způ­so­bení pra­cov­ního cyklu stroje
  • kom­plexní řešení jed­noho zdroje
  • zákaz­nická úspora na pro­voz stroje
  • menší náklady na chlazení
  • nízká hluč­nost
Nej­mo­der­nější softwareparker-elektronicke-rizeni-cerpadel-pro-usporu-energie-vypoctovy-software

Pro sesta­vení ener­ge­ticky účinné kom­bi­nace motoru-čerpadla a frek­venč­ního měniče je třeba zvo­lit jed­not­livé kom­po­nenty tak, aby byl sou­čet všech ztrát v urče­ných pro­voz­ních bodech mini­mální. Pro jejich opti­mální a jednodu­chou volbu pou­žívá Par­ker soft­wa­rový nástroj The Dri­veCre­a­tor. Zde jsou ulo­žena všechna tech­nická data a cha­rak­te­ris­tiky jed­not­li­vých kom­po­nent. S pod­po­rou této data­báze je umož­něn výběr opti­mální kombi­nace kom­po­nentů s nej­větší ener­ge­tic­kou účin­ností a s ohle­dem na spe­ci­fický pra­covní cyk­lus. Pomocí nástroje The Dri­veCre­a­tor je jed­notka již před­na­sta­vena a při­pra­vena z výroby na pro­voz pro poža­do­vaný cyklus.

DCP v praxi

Všechny tyto zku­še­nosti a nej­mo­der­nější pří­stupy Par­ker vyu­žil při řešení pro­blému spo­leč­nosti vyrá­bě­jící díly pro auto­mo­bi­lový prů­mysl. Firma se roz­hodla moder­ni­zo­vat obrá­běcí stroj na suché třís­kové obrá­bění. Sou­částí této moder­ni­zace mělo být pře­de­vším navr­žení a apli­kace efek­tiv­ního sys­tému pohonu moder­ni­zo­va­ného CNC stroje. Spo­leč­nost hle­dala náhradu za staré, nee­fek­tivní hyd­rau­lické čer­pa­dlo s mecha­nic­kou tla­ko­vou regu­lací. Základ­ním cílem bylo sní­žení ener­ge­tické nároč­nosti hyd­rau­lic­kého sys­tému a z toho ply­noucí sní­žení nákladů na elek­tric­kou ener­gii a také pří­spě­vek ke sní­žení tvorby emisí CO2 ve světě.

Par­ker ve svém řešení nahra­dil původní pohon s lame­lo­vým regu­lač­ním čer­pa­dlem a asyn­chron­ním moto­rem o výkonu 7,5 kW a kon­stant­ních otáč­kách 1 450 ot./min, novou hyd­rau­lic­kou pohon­nou jed­not­kou říze­nou elek­tro­nicky. Insta­lo­ván tedy byl zcela nový frek­venční měnič s elek­tro­mo­to­rem se zpět­nou vaz­bou pro dosa­žení maxi­mál­ních výkonů a přes­nosti a hyd­rau­lické lame­lové čer­pa­dlo. Elek­tro­nicky řízená jed­notka DCP je spe­ci­fi­ko­vaná a insta­lo­vaná podle přes­ných původ­ních pra­cov­ních cyklů  zaří­zení, a je tedy schopna pra­co­vat tak, aby bylo dosa­ženo maxi­mální účin­nosti systému.

Díky opti­ma­li­zaci a správ­nému nasta­vení celého sys­tému pomocí soft­waru The Dri­veCre­a­tor byly spl­něny všechny cíle, které zákaz­ník defi­no­val na začátku pro­jektu. Sní­žení nákladů na ener­gii bylo dosa­ženo pro­střed­nic­tvím zvý­šení efek­ti­vity celého sys­tému. Úspory ener­gie se v závis­losti na  vyu­ží­vání sys­tému pohy­bují v roz­mezí 30 až 45 % oproti hod­no­tám před modernizací.

Více infor­mací o řeše­ních DCP spo­leč­nosti Par­ker Han­ni­fin najdete na: www.parker.cz/dcp


 

Člá­nek - Moder­ni­zace hyd­rau­lic­kého sys­tému obrá­bě­cího stroje  v auto­mo­bi­lo­vém prů­myslu vyšel v Tech­nic­kém týde­níku č. 8/2017.