Серво Гидравликалык жана Кадимки Гидравликалык Инъекциялык Калыптоо: 5 жылдык Бааны Салыштыруу

Эмне үчүн арзан машина кымбатыраак болушу мүмкүн

Дунгуандагы калыптоочу заводдун менеджери эскирген 250 тонналык кадимки гидравликалык прессти ошол эле мүнөздөмөдөгү жаңысына алмаштырган. Алмаштыруучу пресстин баасы эквиваленттүү серво-гидравликалык машинанын жарымынан да арзан болгон. Он сегиз айдан кийин заводдун калыптоочу полдогу электр энергиясына болгон төлөмү мурунку жылга караганда 6% жогору болгон — кадимки пресс алмаштырылган эскисине караганда бир топ көп энергия сарптаган. Үчүнчү жылдын аягында кадимки пресстин жалпы электр энергиясынын баасы эквиваленттүү серво машинанын баасынан ашып кеткен, андан кийин ызы-чууну, муздатууга болгон суроо-талапты жана май алмаштыруу аралыгын эске алган. Акыры завод учурдагы прессти алмаштыруунун ордуна серво системаны жаңыртып, биринчи толук айдын ичинде энергия керектөө эки эсеге азайган.

Серво-гидравликалык жана кадимки гидравликалык куюу менен калыптоону тандоо жөнөкөй "жаңысы жакшы" деген чечим эмес. Бул машинанын тоннажына, цикл профилине, иштөө убактысына жана жергиликтүү электр энергиясынын баасына жараша болгон 5 жылдык жалпы менчик наркын эсептөө. Бул макалада бул эсептөө кеңири баяндалат — энергия ажырымы чындыгында кандай көрүнөт, техникалык тейлөө ажырымы кандай көрүнөт, кадимки машина дагы эле өзүнүн жогорку баасын кайдан алат жана белгилүү бир орнотуу үчүн сандарды кантип бириктирүү керек.

Кадимки гидравликалык пресс кубаттуулукту кантип колдонот

Кадимки туруктуу насостуу гидравликалык куюучу калыптоочу машина электр кыймылдаткычын туруктуу ылдамдыкта иштетет, ал адатта өзгөрүлмө жыштыктагы жетексиз түздөн-түз электр тармагына туташтырылат. Мотор туруктуу жылышуучу гидравликалык насосту - адатта канаттуу насосту же октук поршень насосун - иштетет, ал жүккө пропорционалдуу басымда гидравликалык суюктуктун туруктуу агымын камсыз кылат. Машинанын багыттоочу башкаруу клапандары, пропорционалдуу клапандар жана серво клапандар циклдин калыпты жабуу, куюу, кармоо, пластификациялоо жана калыпты ачуу фазаларына дал келүү үчүн агым менен басымды модуляциялайт.

Гидравликалык суроо-талап аз болгондо да, мотор цикл боюнча толук ылдамдыкта иштейт. Кармоо фазасында — детал көңдөй басымын кармап туруу үчүн эң жогорку агымдын бир бөлүгүн гана талап кылганда — ашыкча агым рельефтик клапан аркылуу кайра резервуарга айланып өтүп, энергия жылуулук катары чачыратылып кетет. Муздатуу фазасында — аз өлчөмдөгү кыскыч тоннажынан башка эч кандай гидравликалык агымдын кереги жок болгондо — насос дагы эле толук ылдамдыкта айланып, дагы эле толук кубаттуулукту алып жатат, ал эми айланып өтүүчү клапан дагы эле ашыкча агымды төгүп жатат. Бул туруктуу насос системасынын структуралык натыйжасыздыгы: мотор жана насос бир иштөө чекитинде иштейт жана ал чекит менен чыныгы гидравликалык суроо-талаптын ортосундагы ар кандай дал келбестик жылуулук катары жоголот.

Жылуулуктун өзү бекер эмес. Гидравликалык майдын илешкектүүлүгүн сактоо жана кычкылдануунун алдын алуу үчүн муздатылышы керек, бул өзүнчө май муздаткычынын (суу менен муздатылган же аба менен муздатылган) үзгүлтүксүз иштеп, кошумча кубаттуулукту талап кылаарын билдирет. 30 °C чөйрөдө 250 тонналык кадимки пресстин муздатууга болгон муктаждыгы олуттуу — адатта үч сменалуу иштөөдө машинанын электр энергиясынын 15–25% чегинде болот.

Серво-гидравликалык система кубаттуулукту кантип колдонот

Серво-гидравликалык система туруктуу ылдамдыктагы моторду өзгөрүлмө ылдамдыктагы серво мотор менен алмаштырат — адатта туруктуу магниттик синхрондуу мотор (PMSM) — өзгөрүлмө жыштыктагы жетек (VFD) менен иштейт. Серво жетек мотордун ылдамдыгын реалдуу убакыт режиминде гидравликалык суроо-талапка дал келүү үчүн башкарат. Цикл жогорку агым фазасында болгондо (калыпты жабуу, куюу, пластификациялоо), мотор жогорку ылдамдыкка өтөт. Цикл төмөнкү агым фазасында болгондо (кармоо, муздатуу), мотор чыныгы гидравликалык суроо-талапка жооп берген төмөнкү ылдамдыкка чейин төмөндөйт. Цикл тынч турганда (кыймыл жок), мотор толугу менен токтоп калышы же нөлгө жакын ылдамдыкта иштей алат.

Натыйжада, серво-гидравликалык машина циклдин ар бир фазасы үчүн керектүү кубаттуулукту гана колдонот. Мотор туруктуу ылдамдыкта иштебейт, насос ашыкча агымды айланып өтпөйт жана кадимки пресстин натыйжасыздыгын аныктаган айланып өтүүчү клапандын жылуулуктун таралышы негизинен жокко чыгарылат.Bosch Rexroth, Юкен, жана башка гидравликалык система өндүрүүчүлөр өлчөнгөн серво жана туруктуу насостордун энергия керектөөсүн салыштыруу менен колдонмо эскертүүлөрүн жарыялашат; жарыяланган маалыматтар боюнча типтүү диапазон олуттуу кармоо жана муздатуу фазалары бар тетиктерде 40–80% энергияны азайтуу жана кыска кармоо жана муздатуу фазалары бар тетиктерде 20–40% энергияны азайтуу болуп саналат.

Үнөмдөө цикл боюнча бирдей эмес. Эң чоң үнөмдөө муздатуу фазасында (көпчүлүк циклдердеги эң узак аз суроо-талап фазасы), экинчи чоңу кармоо фазасында жана эң кичинеси инжекция фазасында (чоку агымы талап кылынган жана серво системасы да эң жогорку деңгээлде иштеген жерде) болот. Кадимки 250 тонналык пресстелген калыптоодо, 25 секунддук цикли бар 200 г ABS тетигинде муздатуу фазасы циклдин болжол менен 50%, кармоо фазасы 15%, инжекциялоо жана пластификациялоо фазалары 25% жана ачуу/жабуу фазалары 10% түзөт. Муздатуу фазасында серво машина эң көп үнөмдөйт.

Servo Premium: Капиталдык чыгымдар жана эксплуатациялык чыгымдар

Серво-гидравликалык куюучу калыптоочу машина, адатта, бирдей тоннаждагы жана октун көлөмүндөгү эквиваленттүү кадимки машинага караганда 30–60% кымбатыраак турат. Так кошумча акы машина куруучуга, серво системасынын жеткирүүчүсүнө жана машинанын мүнөздөмөсүнө жараша болот. 250 тонналык типтүү пресс үчүн, азыркы рыноктогу серво кошумча акысы беш орундуу өсүш болуп саналат — бул маанилүү, бирок сатып алууну баалаган заводдун менеджери үчүн трансформациялык эмес.

Төлөнгөн акы энергияны үнөмдөө аркылуу калыбына келтирилет. Кайтарым акчаны эсептөө үчүн үч маалымат керек: бир циклдеги энергияны үнөмдөө, бир сменадагы циклдер жана электр энергиясынын баасы. Викссерво системасынын продукт линиясыжарыяланган диапазондо система деңгээлиндеги энергияны үнөмдөө менен, инжекциялык калыптоо колдонмолорундагы канаттуу насоско негизделген серво системалары үчүн конфигурацияланган. Жылына 6000 саат иштеген (болжол менен эки смена үзгүлтүксүз) 25 секунддук циклдеги 250 тонналык машина үчүн жылдык электр энергиясын үнөмдөө олуттуу диапазондо болот — жергиликтүү электр энергиясынын тарифине жараша, алгачкы 18–36 айдын ичинде серво акысын кайтарып берүүгө жетиштүү.

Пластмассалар жаңылыктарыжанаПластмасса технологиясыкөп жылдык сурамжылоонун маалыматтарын жарыялашты, анда серво-гидравликалык машиналар азыр Түндүк Америкада, Европада жана Чыгыш Азияда 50дөн 800 тоннага чейинки диапазондогу жаңы пресстердин сатылышында үстөмдүк кылып жатканын, ал эми салттуу пресстер барган сайын белгилүү бир жогорку тоннаждуу жана атайын колдонмолор менен чектелип жатканын көрсөтүштү. Рыноктун жылышы өзү эле кайтарымдуулук математикасынын көрсөткүчү болуп саналат: эгерде серво премиуму 3 жылдык горизонтто калыбына келтирилбесе, рынок жылышмак эмес.

Техникалык тейлөө: Эки системанын айырмасы кайсы жерде

Серво-гидравликалык системанын техникалык тейлөө профили кадимки пресстен үч жагынан айырмаланат.

Биринчиден, серво мотордун өзү эквиваленттүү кубаттуулуктагы асинхрондук моторго караганда азыраак тейлөөнү талап кылат — щеткалар, тайгаланма шакекчелер жок жана туруктуу магниттүү ротор козгоо тогун талап кылбайт. VFD өзүнүн тейлөө профилине ээ (муздатуу желдеткичтери, 8–12 жылдык иштөө мөөнөтү бар электролиттик конденсаторлор), бирок мотордун өзүнүн активдүү компоненттери пландаштырылган тейлөөсүз узак мөөнөттүү иштөөгө арналган.

Экинчиден, серво системасындагы гидравликалык насос өзгөрүлмө ылдамдыкта жана адатта кадимки пресстеги туруктуу насоско караганда орточо айлануу ылдамдыгынын төмөндүгүндө иштейт. Орточо айлануу ылдамдыгынын төмөндүгүн, подшипниктердин эскирүүсүнүн төмөндүгүн жана пломбанын узак иштөө мөөнөтүн билдирет. Талаа маалыматтары жарыяланганКалып жасоо технологиясыжана ар кандай гидравликалык насосторду жеткирүүчүлөр өзгөрүлмө ылдамдыктагы кызматтагы канаттуу насостордун кызмат мөөнөтү окшош пресстеги туруктуу ылдамдыктагы кызматтагы ошол эле канаттуу насоско караганда бир топ узак экенин дайыма көрсөтүп келишет.

Үчүнчүдөн, серво-гидравликалык пресстеги май муздаткычы азыраак үзгүлтүксүз иштейт, анткени айланып өтүүчү клапандын жылуулук бөлүнүп чыгышы азаят. Муздаткыч желдеткичи же муздатуучу суу насосу үзгүлтүксүз иштөөнүн ордуна, майдын чыныгы температурасына жараша күйүп-өчүп турат. Муздаткычтын иштөө убактысынын аз болушу муздаткычтын техникалык тейлөөсүнүн азайышын жана муздатуу системасынан электр энергиясын азыраак керектөөнү билдирет.

Ал эми кадимки прессте мотор менен насостун подшипниктеринин эскириши жогору, пломбалар тез-тез алмаштырылат жана майдын кычкылдануусун тездетип, май алмаштыруу аралыгын кыскарткан майга жогорку жылуулук стресси болот. Үч сменалуу кадимки прессте май алмаштыруу аралыгы адатта 4000 саатты түзөт; ошол эле жумуш циклиндеги серво-гидравликалык прессте бул интервал 6000–8000 саатка чейин созулат. 5 жылдык терезедеги майдын баасы маанилүү — 250 тонналык прессте 400–600 литр гидравликалык май батат, ал эми май менен ар бир алмаштыруудагы утилизациялоо наркы көптөгөн базарларда төрт орундуу көрсөткүч болуп саналат.

Ызы-чуу жана жумушчу чөйрө

Кадимки пресс моторду жана насосту толук ылдамдыкта үзгүлтүксүз иштетип, оператордук станцияда 78–85 дБ(А) диапазонунда туруктуу акустикалык белгини жаратат. Серво-гидравликалык пресс кармоо жана муздатуу фазаларында мотордун жана насостун ылдамдыгын төмөндөтүп, гидравликалык системадан чыккан ызы-чууну бир топ төмөндөтөт. Жалпы машинанын ызы-чуусу 65–72 дБ(А) диапазонуна чейин төмөндөйт, бул толук сменалык таасир үчүн угууну коргоону талап кылган ызы-чуу деңгээли менен жөнгө салуучу чегинин босогосундагы ызы-чуунун ортосундагы айырма.

Ызы-чууну азайтуу түздөн-түз чыгымдарды үнөмдөө эмес, бирок ал кесиптик ызы-чуу боюнча катуу эрежелери бар рыноктордо (ЕБнин OSH 2003/10/EC директивасы, АКШ OSHA 29 CFR 1910.95, Кытай GBZ 2.2) чыныгы пайда алып келет, мында кадимки басмаканалар операторлор үчүн угууну коргоону талап кылат. Заводдун полундагы угууну коргоонун, аудиометриялык тестирлөөнүн жана ызы-чууну көзөмөлдөө инфраструктурасынын баасы, адатта, энергияны гана кайтарып берүүнү эсептөөдө эске алынбайт, бирок бул 5 жылдык келечектеги чыныгы чыгым.

Тактык жана кайталануучулук

Серво-гидравликалык системанын тактык артыкчылыгы бар, ал энергияны кайтарып берүүнү эсептөөдө дайыма эле көрүнбөйт, бирок калдыктардын ылдамдыгында көрүнөт. Басым сенсору жана өзгөрүлмө ылдамдыктагы насосу бар жабык циклдеги басымды башкаруу пропорционалдуу клапандары бар туруктуу насостук системага караганда көңдөйдөгү басымды тар диапазондо кармайт. Тыгыз чыдамдуу бөлүктөрдө — оптикалык, медициналык, таңгактоодо — калдыктардын ылдамдыгын жакшыртуу энергияны үнөмдөөдөн көз карандысыз, 5 жылдык горизонтто сервонун баасын төлөй алат.

Пластик инженерлер коомусерво-гидравликалык куюу менен калыптоонун тактыгы боюнча техникалык макалаларды жарыялайт, анын ичинде октон окко чейинки салмактын өзгөрүшү жана өлчөмдүү кайталануучулук маалыматтары. Жарыяланган тактыктын артыкчылыгы жумшак толеранттуулуктагы бөлүктөрдө аз (адатта октон окко чейинки өзгөрүүнүн 10–20% га төмөндөшү) жана тыгыз толеранттуулуктагы бөлүктөрдө маанилүү (30–50% га төмөндөшү).

Кадимки гидравликалык дагы деле жеңишке жеткен жер

Кадимки туруктуу насостук гидравликалык пресс эскирген эмес. Аны колдонуунун үч түрү дагы эле артыкчылыктуу.

• Өтө жогорку тоннаждуу машиналар (1500 тоннадан жогору).Серво системасынын кошумча акысы мотордун кубаттуулугуна жараша болжол менен сызыктуу масштабдалат; өтө жогорку тоннажда серво системасынын абсолюттук кошумча акысы өзүн актоо мөөнөтү узартылганча чоңоёт. Айрым атайын жогорку тоннаждуу колдонмолор ошондой эле өзгөрүлмө ылдамдыктагы система чоң аккумулятору бар туруктуу насостук системадай таза жеткире албаган белгилүү бир динамикалык жооп берүү мүнөздөмөлөрүн талап кылат.
• Узак циклдүү, үзгүлтүксүз иштөөчү колдонмолор.Эгерде пресс калың дубалдуу тетикте узак кармоо фазасы жана үзгүлтүксүз үч смена менен 90 секунддук циклди иштетип жатса, серво машина дагы эле энергияны үнөмдөйт, бирок үнөмдөө жылына аз сандагы циклдер үчүн амортизацияланат. Активдүүлүк мөөнөтү узарат жана кадимки машина атаандаштыкка жөндөмдүү болуп калат.
• Капитал менен чектелген курулуштар.Капиталдык бюджети чектелүү жана инвестициялык горизонту кыска завод, айрыкча жергиликтүү электр энергиясынын баасы төмөн болсо, капиталдык чыгымдарды гана эске алуу менен салттуу басманы рационалдуу түрдө тандай алат.

Бул үч категориядан тышкары, серво-гидравликалык система 5 жылдык жалпы менчик наркынын негизинде үстөмдүк кылган тандоо болуп саналат. Рыноктук маалыматтар муну тастыктайт: жогоруда белгиленген жогорку тоннаждуу адистештирилген колдонмолордон тышкары, жаңы пресс орнотууларынын серво үлүшү көпчүлүк аймактарда жана көпчүлүк тоннаждык класстарда көпчүлүктү түзөт.

5 жылдык TCO жумушчу барагын түзүү

Сервогидравлика менен кадимки пресстин 5 жылдык жалпы менчик чыгымдарын салыштыруу төрт чыгым компонентинен турат: капитал, энергия, техникалык тейлөө жана сыныктар/токтоп калуу убактысы. Ар бири ар башкача эсептелет.

Капиталдык чыгымдар - бул машинаны сатып алуу баасы, орнотуу, жүк ташуу, окутуу жана ишке киргизүү чыгымдары. Серво үстөк акысы - бул эки машинанын капиталдык чыгымдарынын ортосундагы айырма.

Энергиянын баасы 5 жыл ичиндеги жалпы кВт/саатты жергиликтүү электр энергиясынын тарифине көбөйтүлгөн суммага барабар. Серво машинасынын энергияны үнөмдөөсү - бул ошол эле мезгилдеги кадимки пресстин энергиясы менен серво пресстин энергиясынын ортосундагы айырма.

Техникалык тейлөө баасы - бул 5 жыл ичиндеги топтолгон тетиктердин жана жумушчу күчүнүн суммасы. Серво машинасы, адатта, насоско байланыштуу техникалык тейлөөнү, май алмаштыруу жыштыгын жана муздаткычты техникалык тейлөөнү төмөн жүргүзөт. Кадимки машинада мотордо жана насосто подшипниктердин эскириши жогору жана майдын сарпталышы жогору.

Сыныктардын жана токтоп калуулардын баасы - бул эскирген тетиктердин наркы жана пландаштырылбаган токтоп калуу учурунда жоголгон өндүрүштүн наркы. Серво машинасында басымды көзөмөлдөө күчөтүлгөн жана сынык ылдамдыгы төмөн; кадимки машинада катуу чыдамдуу тетиктерде сынык ылдамдыгы жогору, бирок жумшартылган чыдамдуу тетиктерде эч кандай кемчилик жок.

Серво машинанын 5 жылдык таза үнөмдөөсү энергияны үнөмдөө менен техникалык тейлөөдөн үнөмдөөнүн жана калдыктар/иштебей калуудан үнөмдөөнүн суммасынан серво төлөм акысын алып салгандан кийин эсептелет. Эгерде натыйжа оң болсо, серво машина жеңет. Эгерде терс болсо, анда кадимки машина 5 жылдык горизонтто жеңет.

Чечим кабыл алуу алкагы: Тактоодон мурун берилиши керек болгон беш суроо

Белгилүү бир орнотуу үчүн серво жана кадимки чечимди беш суроого чейин кыскартууга болот.

1. Циклдин профили деген эмне?Узак кармоо жана муздатуу фазалары серво режимин артык көрөт. Жогорку агым талабы менен кыска циклдер кадимки же серво режимин артык көрөт, айырмасы аз.
2. Иштөө графиги кандай?Үч сменада үзгүлтүксүз иштөө энергияны үнөмдөөнү жогорулатат. Узак убакытка токтоп турган бир сменада иштөө күндүн көпчүлүк бөлүгүндө басмакана өчүрүлгөндүктөн, үнөмдөөнү азайтат.
3. Жергиликтүү электр энергиясынын баасы канча?Жогорку тарифтик рыноктор (Европа, Япония, Чыгыш Азиянын көпчүлүк бөлүгү) кайтарымды тездетет. Төмөн тарифтик рыноктор (Жакынкы Чыгыштын айрым жерлери, жаратылыш газы мол Түндүк Америка) кайтарымды жайлатат.
4. Бөлүктөрдүн толеранттуулугу деген эмне?Катуу чыдамдуу бөлүктөр (медициналык, оптикалык, белгилүү бир таңгактоо) азыраак сыныктар аркылуу серво артыкчылыгын күчөтөт. Бош чыдамдуу бөлүктөр үнөмдөөнүн бул компонентин нейтралдаштырат.
5. Капиталдын чектөөсү деген эмне?Эгерде капиталдык үстөк акы акылга сыярлык чен менен каржыланбаса, анда долбоордун деңгээлиндеги экономика оң болсо да, аны кайтарып берүү мөөнөтү маанилүү.

Орточо тарифтик рынокто эки смена менен үзгүлтүксүз иштеген 25 секунддук циклдеги типтүү 250 тонналык пресс үчүн өзүн-өзү актоо 18–36 айлык диапазондо болот. Төмөн тарифтик рынокто бир смена менен иштеген 12 секунддук циклдеги 100 тонналык пресс үчүн өзүн-өзү актоо 4 жылга же андан көпкө чейин созулушу мүмкүн. Виксдолбоорду кайтарып берүү боюнча жумушчу баракчабеш өзгөрмөнүн баарын камтыйт жана долбоорго тиешелүү сунушту берет.

Көп берилүүчү суроолор: Серво жана кадимки гидравликалык инжекциялык калыптоо