Промышленная автоматизация
Как сервогидравлические системы позволяют сэкономить до 80% энергии на машинах для литья под давлением
В условиях современной конкурентной производственной среды затраты на электроэнергию представляют собой одну из крупнейших статей операционных расходов предприятий по литью пластмасс под давлением. Гидравлическая машина для литья под давлением Двигатель с фиксированной скоростью работает на полной мощности независимо от фактической нагрузки — это принципиально неэффективная конструкция. ПоявлениеСервогидравлическая системастакже известный как Электрогидравлическая сервосистемаТехнология EHSS коренным образом изменила эту ситуацию, позволив производителям по всему миру значительно сократить потребление энергии.от 40% до 80% при одновременном повышении точности и сокращении времени цикла.
В этом руководстве подробно объясняется, как работает сервогидравлическая технология, из каких компонентов состоит высокопроизводительный сервонасосный агрегат и как рассчитать реальную окупаемость инвестиций при модернизации вашего оборудования. Гидравлическая машина для литья под давлением.
⚙1. Почему традиционные гидравлические системы приводят к растрате энергии?
Традиционный Гидравлическое литье под давлением машина используетасинхронный двигатель, работающий с постоянной скоростью (обычно 1450–1500 об/мин) в сочетании с лопастным насосом с фиксированным или переменным рабочим объемом. Во время фазы охлаждения, которая может составлять 40–60% от общего времени цикла, машина все еще потребляет почти полную мощность, поскольку двигатель никогда не останавливается. Такой «постоянно работающий» подход приводит к чрезмерному нагреву, увеличению износа масла и огромным потерям электроэнергии.
В типичную 8-часовую производственную смену обычный гидравлический пресс мощностью 110 кВт может работать на полной нагрузке только 30–40% времени. Оставшиеся 60–70% энергии теряются в фазах простоя, удержания давления и охлаждения — энергию, которую сервогидравлическая система восстанавливает почти полностью.
Современная электрогидравлическая сервоприводная машина для литья под давлением. Сервонасосная установка заменяет традиционный двигатель с фиксированной скоростью и лопастной насос, подавая мощность только тогда и там, где это необходимо.
⚙2. Принцип работы сервогидравлической системы
Сервогидравлическая система заменяет асинхронный двигатель с фиксированной скоростью на синхронный серводвигатель с постоянными магнитами (PMSM) управляется выделенным сервопривод (инвертор)Сервопривод непрерывно считывает сигналы о требуемом давлении и расходе из системы управления машины и регулирует скорость двигателя в реальном времени — от почти нулевых оборотов в минуту во время охлаждения до полной скорости во время впрыска. Гидравлический насос (обычно высокоэффективный) внутренний шестеренчатый насос или лопастной сервоприводной насос) напрямую соединен с валом серводвигателя.
🔧Три основных компонента сервонасосной установки
| Компонент | Функция | Основные технические характеристики (серия NVICKS ABT) |
|---|---|---|
| Сервопривод (ABT580) | Преобразует переменный ток в частотно-регулируемый выходной сигнал; регулирует скорость и крутящий момент двигателя с миллисекундным откликом. | 2,2-кратная перегрузочная способность; управление глубоким ослаблением поля; поддержка алгоритмов для двигателей SPM и IPM. |
| Сервомотор (ABT1007E) | Высокомоментный синхронный двигатель с постоянными магнитами, преобразующий электрическую энергию во вращательную механическую энергию с эффективностью более 95%. | Синхронный привод с постоянными магнитами; диапазон рабочих оборотов 1000–3000 об/мин; степень защиты IP65. |
| Шестеренчатый насос внутреннего действия (серия VG) | Преобразует вращательную энергию в гидравлический поток; сверхнизкий уровень шума и минимальная пульсация. | Рабочий объём 8–160 см³/об; рабочее давление до 25 МПа; уровень шума |
Комплект сервонасоса NVICKS ABT объединяет три высокоточных компонента в единый оптимизированный корпус для гидравлических литьевых машин.
⚡3. Энергосбережение: цифры, лежащие в основе технологии.
Экономия энергии, достигаемая с помощью сервогидравлической системы, не является теоретической — она измерима и поддается проверке. Основной механизм заключается в следующем: подача электроэнергии в зависимости от спросаСервомотор потребляет только ту электрическую мощность, которая необходима для удовлетворения мгновенной гидравлической потребности. Во время фазы охлаждения скорость вращения двигателя падает почти до нуля, потребляя всего 2–5% от номинальной мощности вместо 60–80% в обычной системе.
В таблице ниже показан профиль энергопотребления в течение типичного цикла литья под давлением:
| Фаза цикла | Продолжительность (типичная) | Традиционная система электропитания | Питание сервосистемы | Экономия энергии |
|---|---|---|---|---|
| Закрытие пресс-формы | 2–4 с | 100% | 85–95% | 5–15% |
| Инъекция | 1–3 с | 100% | 90–100% | 0–10% |
| Удержание давления | 3–8 с | 70–80% | 20–35% | 45–60% |
| Охлаждение | 8–25 с | 60–70% | 2–5% | 65–68% |
| Открытие и извлечение пресс-формы | 2–5 с | 100% | 80–90% | 10–20% |
Гидравлическая машина для литья под давлением мощностью 160 тонн, работающая 20 часов в сутки, 300 дней в году, при тарифе на электроэнергию 0,12 долл. США/кВт·ч, может сэкономить приблизительно 8 000–15 000 долларов США в год после установки сервонасосной установки — полная окупаемость обычно достигается в течение 18–30 месяцев.
💡4. Дополнительные преимущества помимо экономии энергии
✔4.1 Повышенная точность и качество деталей
Сервоприводы обеспечивают замкнутый контур управления давлением и расходом с временем отклика менее 10 миллисекунд. Такой уровень точности исключает колебания давления, характерные для традиционных систем, что приводит к более стабильным размерам деталей, уменьшению облоя и снижению процента брака — что особенно важно для тонкостенных и прецизионных оптических компонентов.
🔇4.2 Снижение уровня шума и тепловыделения
Поскольку сервомотор замедляется или останавливается в непроизводительные периоды, уровень шума резко снижается — как правило, на 10–15 дБ(А) По сравнению с системой с постоянной скоростью вращения. Более низкие скорости вращения двигателя также означают меньший нагрев гидравлического масла в результате сдвига, что снижает температуру масла на 10–20 °C и увеличивает интервалы замены масла на 30–50%.
⏳4.3 Увеличение срока службы оборудования и пресс-форм
Плавное и контролируемое изменение давления при закрытии и открытии пресс-формы исключает гидравлический удар — основную причину износа пресс-форм и усталости оборудования. Производители сообщают о следующем: Снижение затрат на устранение плесени на 20–40%. после перехода на сервогидравлическое управление.
🔄4.4 Совместимость с установкой без доработок
Одним из главных преимуществ сервонасосных установок является их совместимость с установкой без доработокСервомотор, привод и насосный узел устанавливаются непосредственно на существующий гидравлический бак и трубопровод без каких-либо структурных изменений рамы машины. Большинство проектов по модернизации завершаются в течение одного рабочего дня, что минимизирует время простоя производства.
🛠5. Как выбрать подходящий сервопривод Насос Набор
Для выбора правильного комплекта сервонасосов необходимо согласовать четыре ключевых параметра с гидравлическими характеристиками вашей машины:
- Максимальная скорость потока (л/мин): Определите максимальный расход жидкости во время фазы впрыска. Это задаст минимальные требования к рабочему объему насоса и скорости вращения двигателя. Недостаточный размер насоса приведет к падению давления во время впрыска.
- Максимальное системное давление (МПа): Сопоставьте номинальное давление насоса с настройкой предохранительного клапана вашей машины. Насосы серии NVICKS VG рассчитаны на давление до 25 МПа для стандартных применений и до 40 МПа для серии высокого давления VGH0.
- Мощность двигателя (кВт): Рассчитайте необходимую мощность двигателя по формуле: P (кВт) = [Q (л/мин) × P (МПа)] ÷ 60. Добавьте запас прочности 15–20%. Серводвигатели NVICKS ABT доступны мощностью от 7,5 кВт до 200 кВт, что позволяет охватить весь диапазон тоннажей литья под давлением.
- Протокол связи: Убедитесь, что сервопривод поддерживает коммуникационную шину контроллера вашего станка (CANopen, Modbus RTU, EtherCAT или аналоговый ±10 В). Приводы NVICKS ABT580 поддерживают все основные промышленные протоколы.
🌍6. НВИКС Комплект сервонасоса: проверенная эффективность в более чем 35 странах.
Компания NVICKS (Ningbo Vicks Intelligent Equipment Co., Ltd.) более 18 лет разрабатывает сервогидравлические решения, продукция которой используется в более чем 35 странах мира. Комплект сервонасоса ALBERT ABT Интеграция сервопривода ABT580, серводвигателя ABT1007E и шестеренчатого насоса VG представляет собой кульминацию этого опыта, разработанного совместно с Научно-исследовательским институтом машиностроения Чжэцзянского университета и сертифицированного в соответствии со стандартами качества ISO.
Серия ABT специально разработана для работы в сложных условиях литья под давлением, вулканизации резины, гидравлических прессов и гибочных станков, и имеет подтвержденный опыт поставок более 200 000 единиц в год. Будучи национальным высокотехнологичным предприятием и предприятием «малого гиганта», признанным Министерством промышленности и информационных технологий Китая, NVICKS предоставляет на каждый сервонасосный комплект комплексную глобальную гарантию и круглосуточную техническую поддержку.
Готовы сократить расходы на электроэнергию до 80%? Свяжитесь с инженерной командой NVICKS. Для бесплатного проведения энергетического аудита и получения рекомендаций по выбору сервонасосной установки, адаптированных к вашей конкретной модели термопластавтомата и производственным требованиям.