Servo Hidravlik və Adi Hidravlik Enjeksiyon Qəlibləmə: 5 İllik Qiymət Müqayisəsi

Niyə daha ucuz maşın daha baha başa gələ bilər

Donqquandakı qəlibləmə zavodunun meneceri köhnəlmiş 250 tonluq ənənəvi hidravlik presi eyni spesifikasiyaya malik yenisi ilə əvəz etmişdi. Əvəzedici presin qiyməti ekvivalent servo-hidravlik maşının yarısından da az idi. On səkkiz ay sonra zavodun qəlibləmə döşəməsindəki elektrik enerjisi xərcləri əvvəlki ilə nisbətən 6% yüksək idi - ənənəvi pres dəyişdirdiyi köhnəsindən xeyli çox enerji sərf edirdi. Üçüncü ilin sonuna qədər ənənəvi presin ümumi elektrik dəyəri səs-küyü, soyutma tələbatını və yağ dəyişmə intervalını nəzərə almadan ekvivalent servo maşının qiymət artımını aşmışdı. Zavod nəticədə mövcud presi dəyişdirmək əvəzinə, ona bir servo sistemi quraşdırdı və ilk tam ay ərzində enerji istehlakının yarıya qədər azaldığını gördü.

Servo-hidravlik və ənənəvi hidravlik enjeksiyon qəlibləmə arasında seçim sadə bir "yenisi daha yaxşıdır" qərarı deyil. Bu, maşının tonnajından, dövr profilindən, iş saatlarından və yerli elektrik enerjisi xərcindən asılı olan 5 illik ümumi mülkiyyət xərclərinin hesablanmasıdır. Bu məqalədə bu hesablama ətraflı şəkildə izah olunur - enerji boşluğunun əslində necə göründüyü, texniki xidmət boşluğunun necə göründüyü, ənənəvi maşının hələ də mükafatını harada qazandığı və müəyyən bir quraşdırma üçün rəqəmləri necə birləşdirmək olar.

Ənənəvi Hidravlik Press Gücdən Necə İstifadə Edir

Ənənəvi sabit nasoslu hidravlik enjeksiyon qəlibləmə maşını, adətən dəyişkən tezlikli ötürücü olmadan birbaşa şəbəkəyə qoşulan sabit sürətlə elektrik mühərriki işlədir. Mühərrik, yükə mütənasib təzyiqdə sabit hidravlik maye axını təmin edən sabit yerdəyişməli hidravlik nasosu - adətən qanadlı nasos və ya oxlu pistonlu nasosu - idarə edir. Maşının istiqamətli idarəetmə klapanları, mütənasib klapanlar və servo klapanlar, dövrün qəlib bağlama, enjeksiyon, saxlama, plastikləşdirmə və qəlib açma fazalarına uyğun olaraq axını və təzyiqi modulyasiya edir.

Hidravlik tələbat az olduqda belə, mühərrik bütün dövr ərzində tam sürətlə işləyir. Saxlama mərhələsində — hissənin boşluq təzyiqini saxlamaq üçün pik axınının yalnız bir hissəsinə ehtiyacı olduqda — artıq axın relyef klapanından keçərək çənə qaytarılır və enerji istilik kimi yayılır. Soyutma mərhələsində — az miqdarda sıxac tonnajı istisna olmaqla, heç bir hidravlik axına ehtiyac olmadığı zaman — nasos hələ də tam sürətlə fırlanır, hələ də tam güc sərf edir və bypass klapanı hələ də artıq axını boşaldır. Bu, sabit nasos sisteminin struktur səmərəsizliyidir: mühərrik və nasos bir işləmə nöqtəsində işləyir və həmin nöqtə ilə faktiki hidravlik tələbat arasındakı hər hansı uyğunsuzluq istilik kimi itirilir.

İstilik özü sərbəst deyil. Hidravlik yağ özlülüyünü qorumaq və oksidləşmənin qarşısını almaq üçün soyudulmalıdır, bu da ayrı bir yağ soyuducusunun (su ilə soyudulan və ya hava ilə soyudulan) fasiləsiz işləməsi və əlavə enerji sərf etməsi deməkdir. 30 °C mühitdə 250 tonluq ənənəvi presin soyutma tələbatı əhəmiyyətli dərəcədədir - adətən üç növbəli işləmə zamanı maşının elektrik enerjisinin 15-25%-i arasında dəyişir.

Servo-Hidravlik Sistem Gücdən Necə İstifadə Edir

Servo-hidravlik sistem sabit sürətli mühərriki dəyişkən tezlikli sürücü (VFD) tərəfindən idarə olunan dəyişkən sürətli servo mühərriklə - adətən daimi maqnit sinxron mühərriklə (PMSM) əvəz edir. Servo sürücü, hidravlik tələbata real vaxt rejimində uyğunlaşmaq üçün mühərrik sürətini idarə edir. Dövr yüksək axın fazasında olduqda (qəlibin bağlanması, enjeksiyon, plastikləşdirmə), mühərrik yüksək sürətə keçir. Dövr aşağı axın fazasında olduqda (saxlama, soyutma), mühərrik faktiki hidravlik tələbatı ödəyən aşağı sürətə qədər azalır. Dövr sakit olduqda (hərəkətsiz), mühərrik tamamilə dayana və ya sıfıra yaxın sürətlə işləyə bilər.

Nəticə budur ki, servo-hidravlik maşın yalnız dövrənin hər mərhələsi üçün lazım olan enerjini istehlak edir. Mühərrik sabit sürətlə işləmir, nasos artıq axını keçmir və ənənəvi pres səmərəsizliyini müəyyən edən bypass klapan istilik yayılması əsasən aradan qaldırılır.Bosch Rexroth, Yuken, və digər hidravlik sistem istehsalçıları ölçülmüş servo və sabit nasos enerji istehlakı müqayisələri ilə tətbiq qeydlərini dərc edirlər; dərc olunmuş məlumatlar üzrə tipik diapazon əhəmiyyətli saxlama və soyutma fazalarına malik hissələrdə 40-80% enerji azalması və daha qısa saxlama və soyutma fazalarına malik hissələrdə 20-40% azalmadır.

Qənaətlər dövr ərzində bərabər deyil. Ən böyük qənaət soyutma mərhələsində (əksər dövrlərdə ən uzun və aşağı tələbatlı faza), ikinci ən böyük qənaət saxlama mərhələsində və ən kiçik qənaət inyeksiya mərhələsində (pik axının tələb olunduğu və servo sistemin də pik rejimdə işlədiyi) müşahidə olunur. Tipik 250 tonluq presləmə qəlibləməsində, 25 saniyəlik dövrə malik 200 qramlıq ABS hissəsində soyutma mərhələsi dövrün təxminən 50%-ni, saxlama mərhələsi 15%-ni, inyeksiya və plastikləşdirmə fazaları 25%-ni və açma/bağlama fazaları isə 10%-ni təşkil edir. Soyutma mərhələsi servo maşının ən çox qənaət etdiyi yerdir.

Servo Premium: Kapital Xərci və Əməliyyat Xərci

Servo-hidravlik enjeksiyon qəlibləmə maşını adətən eyni tonaj və atış ölçüsünə malik ekvivalent ənənəvi maşından 30-60% daha baha başa gəlir. Dəqiq mükafat maşın istehsalçısından, servo sistem təchizatçısından və maşın spesifikasiyasından asılıdır. 250 tonluq pres üçün mövcud bazarda servo mükafatı beş rəqəmli artımdır - mənalı olsa da, alışı qiymətləndirən zavod meneceri üçün transformativ deyil.

Mükafat enerji qənaəti hesabına bərpa olunur. Ödənişi bir rəqəmə çevirmək üçün üç giriş tələb olunur: dövrə başına enerji qənaəti, növbədəki dövrlər və elektrik enerjisi dəyəri. Vicksservo sistem məhsul xəttidərc olunmuş diapazonda sistem səviyyəsində enerji qənaəti ilə enjeksiyon qəlibləmə tətbiqlərində qanadlı nasos əsaslı servo sistemlər üçün konfiqurasiya edilmişdir. İldə 6000 saat (təxminən iki növbəli fasiləsiz) işləyən 25 saniyəlik dövrəli 250 tonluq maşın üçün illik elektrik enerjisi qənaəti əhəmiyyətli bir diapazonda olur - yerli elektrik tarifindən asılı olaraq ilk 18-36 ay ərzində servo mükafatını ödəmək üçün kifayət qədər böyükdür.

Plastik XəbərlərivəPlastik Texnologiyasıçoxillik sorğu məlumatlarını dərc ediblər ki, servo-hidravlik maşınlar hazırda Şimali Amerika, Avropa və Şərqi Asiyada 50-800 tona qədər yeni pres satışlarında üstünlük təşkil edir və ənənəvi preslər getdikcə daha çox xüsusi yüksək tonnajlı və ixtisaslaşmış tətbiqlərlə məhdudlaşır. Bazar dəyişikliyi özü geri ödəmə riyaziyyatının göstəricisidir: servo mükafatı 3 illik üfüqdə bərpa olunmasaydı, bazar dəyişməzdi.

Baxım: İki Sistemin Bir-birindən Ayrıldığı Yer

Servo-hidravlik sistemin texniki xidmət profili üç sahədə adi presdən fərqlidir.

Birincisi, servo mühərrikin özü ekvivalent gücə malik asinxron mühərrikə nisbətən daha az texniki xidmət tələb edir — fırçalar, sürüşmə halqaları yoxdur və daimi maqnit rotoru həyəcan cərəyanı tələb etmir. VFD-nin öz texniki xidmət profili var (soyutma ventilyatorları, 8-12 il xidmət müddəti olan elektrolitik kondensatorlar), lakin mühərrikin özünün aktiv komponentləri planlaşdırılmış texniki xidmət olmadan uzun xidmət müddəti üçün nəzərdə tutulmuşdur.

İkincisi, servo sistemdəki hidravlik nasos dəyişkən sürətlə və adətən ənənəvi presdəki sabit nasosdan daha aşağı orta dövr/dəqiqə ilə işləyir. Daha aşağı orta dövr/dəqiqə rulman aşınmasının, daha aşağı istilik dövrünün və daha uzun möhür ömrünün olması deməkdir. Sahə məlumatları tərəfindən dərc edilmişdirKalıp Hazırlama Texnologiyasıvə müxtəlif hidravlik nasos təchizatçıları davamlı olaraq göstərirlər ki, dəyişkən sürətli xidmətdə olan pərli nasosların xidmət müddəti oxşar presdə sabit sürətli xidmətdə olan eyni pərli nasosdan xeyli uzundur.

Üçüncüsü, servo-hidravlik presdəki yağ soyuducusu daha az fasiləsiz işləyir, çünki bypass klapanının istilik yayılması azalır. Soyuducu ventilyatoru və ya soyutma suyu nasosu davamlı işləmək əvəzinə, faktiki yağ temperaturuna əsasən açılır və sönür. Soyuducunun daha az işləmə müddəti soyuducunun daha az texniki xidməti və soyutma sistemindən daha az parazitar elektrik istehlakı deməkdir.

Ənənəvi preslərdə isə, əksinə, mühərrikdə və nasosda daha yüksək yastıq aşınması, daha tez-tez möhür dəyişdirilməsi və yağın oksidləşməsini sürətləndirən və yağın dəyişdirilməsi intervalını qısaldan yağ üzərində daha yüksək istilik gərginliyi olur. Üç növbəli ənənəvi preslərdə yağ dəyişdirmə intervalı adətən 4000 saatdır; eyni iş dövründə işləyən servo-hidravlik preslərdə isə interval 6000-8000 saata qədər uzanır. 5 illik pəncərə ərzində yağın dəyəri əhəmiyyətlidir - 250 tonluq presdə 400-600 litr hidravlik yağ saxlanılır və yağ üstəgəl hər dəyişdirmə zamanı atılma xərci bir çox bazarlarda dörd rəqəmli bir maddədir.

Səs-küy və iş mühiti

Ənənəvi pres mühərriki və nasosu tam sürətlə fasiləsiz işlədir və operator stansiyasında 78-85 dB(A) diapazonunda sabit akustik səs yaradır. Servo-hidravlik pres saxlama və soyutma mərhələlərində mühərrikin və nasosun sürətini aşağı salır və hidravlik sistemdən gələn səs-küyü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Maşının ümumi səs-küyü 65-72 dB(A) diapazonuna düşür ki, bu da tam növbəli təsir üçün eşitmə qorunması tələb edən səs-küy səviyyəsi ilə tənzimləyici həddin astanasında olan səs-küy səviyyəsi arasındakı fərqdir.

Səs-küyün azaldılması birbaşa xərc qənaəti deyil, lakin sərt peşə səs-küyü qaydalarına (AB OSH Direktivi 2003/10/EC, ABŞ OSHA 29 CFR 1910.95, Çin GBZ 2.2) malik bazarlarda real faydadır, burada ənənəvi preslər operatorlar üçün eşitmə mühafizəsi tələb edir. Eşitmə mühafizəsi, audiometrik test və zavod döşəməsində səs-küyə nəzarət infrastrukturunun dəyəri adətən yalnız enerjiyə sərf olunan xərclərin geri qaytarılması hesablamasında nəzərə alınmır - lakin bu, 5 illik üfüqdə real xərcdir.

Dəqiqlik və Təkrarlanma

Servo-hidravlik sistem enerjinin geri ödəmə hesablamasında həmişə görünməyən, lakin tullantı sürətində özünü göstərən dəqiqlik üstünlüyünə malikdir. Təzyiq sensoru və dəyişkən sürətli nasosla qapalı dövrəli təzyiq nəzarəti, mütənasib klapanları olan sabit nasos sisteminə nisbətən boşluq təzyiqini daha dar bir diapazonda saxlayır. Sıx tolerantlıqlı hissələrdə - optik, tibbi, qablaşdırma - tullantı sürətinin təkmilləşdirilməsi enerji qənaətindən asılı olmayaraq, 5 illik üfüqdə servo mükafatını ödəyə bilər.

Plastik Mühəndisləri Cəmiyyətiservo-hidravlik enjeksiyon qəlibləmə dəqiqliyi üzrə texniki məqalələr, o cümlədən atışdan atışa çəki dəyişikliyi və ölçülü təkrarlanma məlumatları dərc edir. Dərc edilmiş dəqiqlik üstünlüyü rahat toleranslı hissələrdə kiçikdir (adətən atışdan atışa dəyişiklikdə 10-20% azalma) və sıx tolerantlıqlı hissələrdə əhəmiyyətlidir (30-50% azalma).

Ənənəvi Hidravlik Hələ də Qazanan Yer

Ənənəvi sabit nasoslu hidravlik pres köhnəlməyib. Üç tətbiq kateqoriyası hələ də üstünlük təşkil edir.

• Çox yüksək tonnajlı maşınlar (1500 tondan yuxarı).Servo sistemin mükafatı mühərrik gücü ilə təxminən xətti olaraq miqyaslanır; çox yüksək tonnajda mütləq servo mükafatı o qədər böyük olur ki, geri ödəmə müddəti uzanır. Bəzi xüsusi yüksək tonnajlı tətbiqlər də dəyişkən sürətli sistemin böyük akkumulyatorlu sabit nasos sistemi qədər təmiz şəkildə təmin etmədiyi spesifik dinamik cavab xüsusiyyətlərini tələb edir.
• Uzun dövrəli, fasiləsiz iş rejimləri.Əgər pres qalın divarlı hissədə uzun saxlama fazası və davamlı üç növbəli işləmə ilə 90 saniyəlik bir dövr işlədirsə, servo maşın yenə də enerjiyə qənaət edir, lakin qənaət ildə daha az dövr ərzində amortizasiya olunur. Ödəniş müddəti uzanır və ənənəvi maşın daha rəqabətli olur.
• Kapitalla məhdudlaşdırılmış qurğular.Məhdud kapital büdcəsi və qısa investisiya üfüqü olan bir zavod, xüsusən də yerli elektrik enerjisi xərcləri aşağı olduqda, yalnız kapital xərcləri baxımından ənənəvi mətbuatı rasional olaraq seçə bilər.

Bu üç kateqoriyadan kənarda, servo-hidravlik sistem 5 illik ümumi mülkiyyət dəyəri əsasında dominant seçimdir. Bazar məlumatları bunu təsdiqləyir: yuxarıda qeyd olunan yüksək tonnajlı ixtisaslaşmış tətbiqlər istisna olmaqla, yeni pres qurğularının servo payı əksər bölgələrdə və əksər tonnaj siniflərində üstünlük təşkil edir.

5 illik TCO İş Vərəqinin Qurulması

Servo-hidravlik və ənənəvi preslər arasında 5 illik ümumi mülkiyyət xərclərinin müqayisəsi dörd xərc komponentindən ibarətdir: kapital, enerji, texniki xidmət və tullantı/boş dayanma müddəti. Hər biri fərqli hesablanır.

Kapital dəyəri maşının alış qiyməti ilə quraşdırma, yük daşıma, təlim və istismara vermə xərclərinin cəmidir. Servo mükafatı iki maşının kapital dəyəri arasındakı fərqdir.

Enerji dəyəri 5 il ərzində kVt/saatın yerli elektrik enerjisi tarifinə vurulmasıdır. Servo maşının enerji qənaəti eyni dövrdə ənənəvi pres enerjisi ilə servo pres enerjisi arasındakı fərqdir.

Təmir dəyəri 5 il ərzində yığılmış hissələr və işçi qüvvəsidir. Servo maşın adətən nasosla əlaqəli daha az texniki xidmətə, daha az yağ dəyişdirmə tezliyinə və daha az soyuducu texniki xidmətə malikdir. Ənənəvi maşınlarda mühərrikdə və nasosda daha yüksək yastıq aşınması və daha yüksək yağ sərfiyyatı var.

Qırıntı və boş dayanma xərcləri, qırıntıya atılan hissələrin dəyəri və planlaşdırılmamış boş dayanma zamanı itirilən istehsalın dəyəridir. Servo maşın daha sərt təzyiq nəzarətinə və daha aşağı qırıntı nisbətinə malikdir; ənənəvi maşın sıx tolerantlıqlı hissələrdə daha yüksək qırıntı nisbətinə malikdir, lakin rahat tolerantlıqlı hissələrdə heç bir mənfi cəhət yoxdur.

Servo maşının 5 illik xalis qənaəti, enerji qənaəti, texniki xidmət qənaəti, tullantı/boş dayanma vaxtı qənaəti və servo mükafatı çıxılmaqla cəminə bərabərdir. Nəticə müsbət olarsa, servo maşın qalib gəlir. Mənfi olarsa, ənənəvi maşın 5 illik üfüqdə qalib gəlir.

Qərar Çərçivəsi: Dəqiqləşdirməzdən əvvəl verilməli beş sual

Xüsusi bir quraşdırma üçün servo və ənənəvi qərar beş suala endirilə bilər.

1. Dövr profili nədir?Uzun saxlama və soyutma fazaları servoya üstünlük verir. Yüksək axın tələbi ilə qısa dövrələr az fərqlə ənənəvi və ya servoya üstünlük verir.
2. İş qrafiki nədir?Fasiləsiz üç növbəli iş enerji qənaətini artırır. Uzun boş dayanma dövrləri ilə tək növbəli iş qənaəti azaldır, çünki pres günün çox hissəsində söndürülür.
3. Yerli elektrik enerjisinin qiyməti nə qədərdir?Yüksək tarifli bazarlar (Avropa, Yaponiya, Şərqi Asiyanın böyük bir hissəsi) geri ödəməni sürətləndirir. Aşağı tarifli bazarlar (Yaxın Şərqin bəzi hissələri, bol təbii qaza malik Şimali Amerika) geri ödəməni yavaşlatır.
4. Hissə tolerantlığı nədir?Sıx tolerantlıqlı hissələr (tibbi, optik, müəyyən qablaşdırma) daha az qırıntı sayəsində servo üstünlüyünü artırır. Rahat tolerantlıqlı hissələr qənaətin bu komponentini neytrallaşdırır.
5. Kapital məhdudiyyəti nədir?Əgər kapital mükafatı münasib dərəcədə maliyyələşdirilə bilmirsə, layihə səviyyəsindəki iqtisadiyyat müsbət olsa belə, geri ödəmə müddəti vacibdir.

Orta tarifli bazarda iki növbəli fasiləsiz işləyən 25 saniyəlik dövrə ilə işləyən tipik 250 tonluq pres üçün geri ödəmə müddəti 18-36 ay arasındadır. Aşağı tarifli bazarda tək növbə ilə işləyən 12 saniyəlik dövrə ilə işləyən 100 tonluq pres üçün geri ödəmə müddəti 4 il və ya daha çox ola bilər. Vickslayihənin geri ödəmə cədvəlibütün beş dəyişəni özündə birləşdirir və layihəyə xas bir tövsiyə hazırlayır.

Tez-tez verilən suallar: Servo və Adi Hidravlik Enjeksiyon Qəlibləmə