Napędy o zmiennej prędkości obrotowej w metalurgii

Zrealizowane projekty modernizacyjne potwierdzają, że napędy o zmiennej prędkości obrotowej Sytronix zmniejszają zużycie energii przez urządzenia nawet o 80%.

Inicjatywy mające na celu ochronę klimatu czy Zielony Ład Unii Europejskiej wywierają na producentów maszyn coraz większą presję. Oczekuje się od nich, że będą pomagali swoim klientom w osiąganiu celów klimatycznych, oferując im rozwiązania hydrauliczne o dużej sprawności energetycznej. Napędy o zmiennej prędkości obrotowej Sytronix firmy Bosch Rexroth zmniejszają zużycie energii elektrycznej i obniżają jej koszty nawet o 80% w porównaniu z tradycyjnymi technologiami, natomiast inteligentne systemy elektrohydrauliczne w takim samym stopniu pośrednio redukują emisję CO2. Firma osiągnęła te wyniki po zrealizowaniu projektów modernizacyjnych.

Inteligentna interakcja między falownikiem, silnikiem elektrycznym oraz pompą hydrauliczną o stałej lub zmiennej objętości geometrycznej umożliwia osiągnięcie dużych oszczędności. Dzięki systemowi sterowania uwzględniającemu obciążenie, rozwiązanie elektrohydrauliczne od Bosch Rexroth, zoptymalizowane pod kątem strat energii, zawsze działa w optymalnym punkcie pracy. Gdy zasilanie nie jest potrzebne, system automatycznie przełącza się w stan gotowości.

Dzięki dużej gęstości mocy napędy o zmiennej prędkości obrotowej Sytronix można wykorzystać do modernizowania różnych systemów – od obrabiarek poprzez maszyny dla przemysłu drzewnego i papierniczego po maszyny metalurgiczne, prasy, maszyny odlewnicze i wtryskarki.

Gdy tradycyjne napędy hydrauliczne zastąpimy napędami Sytronix i porównamy oba rozwiązania, okaże się, że zużycie energii spadnie nawet o 80%, w zależności od typu systemu. W takim samym stopniu ulegną zmniejszeniu koszty energii elektrycznej oraz emisja gazów cieplarnianych podczas jej wytwarzania. Takie wnioski płyną z oceny projektów zrealizowanych dla klientów, gdzie napęd tradycyjny został zastąpiony odpowiednim napędem Sytronix.

W trakcie wielu projektów optymalizacyjnych specjaliści ds. systemów hydraulicznych w firmie Bosch Rexroth porównywali rozwiązania początkowe, w tym układy chłodzenia, z nowym rozwiązaniem Sytronix pod względem zużycia energii. Na przykład modernizacja prasy do plastiku umożliwiła zmniejszenie zużycia energii o 87 000 kWh rocznie, tj. o 78% w porównaniu z poprzednim rokiem. Oznacza to, że roczne koszty operacyjne zostały zredukowane o 15 390 EUR.

W niemieckim miksie energetycznym w 2018 roku wytworzenie każdej kilowatogodziny energii elektrycznej powodowało emisję 0,489 kg różnych gazów cieplarnianych. Wielkość tę można przedstawić w formie standardowej, w przeliczeniu na CO2 (jako tzw. ekwiwalent CO2). W wyniku modernizacji opartej na napędzie Sytronix prasa do plastiku wytwarza w ciągu roku o 43,3 ton mniej ekwiwalentu CO2.

Jeszcze większe oszczędności można osiągnąć w przypadku bardziej złożonych systemów, takich jak piece pokroczne. Tu napęd o zmiennej prędkości obrotowej pozwala zmniejszyć emisję o 421 ton ekwiwalentu CO2 i obniżyć koszty operacyjne o 152 000 EUR, czyli o ok. 80%. Zużycie mocy przez maszynę odlewniczą spadło o taką samą wielkość. W tym przypadku firma Bosch Rexroth umożliwiła operatorowi zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 30 t ekwiwalentu CO2 rocznie oraz obniżenie kosztów energii elektrycznej o 11 000 EUR.

Zastosowanie napędów pomp Sytronix w metalurgii i recyklingu

Napędy pomp Sytronix o zmiennej prędkości obrotowej przeznaczone dla branży recyklingowej znacznie zwiększą sprawność energetyczną belownic kanałowych, nożyc złomowych i pras do paczkowania złomu. Modułowy, standaryzowany system Sytronix, elektryczny układ napędowy, falownik i pompa o stałej lub zmiennej objętości geometrycznej są łączone z innymi standardowymi komponentami. W ten sposób powstaje wydajne urządzenie o niskich kosztach całkowitych. Dzięki wielu wartościom kontrolnym, takim jak prędkość silnika i kąt wychylenia, Sytronix osiąga optymalną wydajność w każdym cyklu. Pozwala to zmniejszyć zużycie energii, koszty operacyjne i emisję CO₂.

Fot. Bosch Rexroth

W odróżnieniu od tradycyjnych hydraulicznych układów napędowych o stałej mocy wejściowej, napędy Sytronix o zmiennej prędkości obrotowej pracują zgodnie z zasadą „energia na żądanie”. Zużycie energii zależy od bieżącego zapotrzebowania w danym cyklu. Pozwala to zmniejszyć zużycie mocy, w szczególności w trybie podtrzymywania ciśnienia. W zwiększeniu sprawności energetycznej pomaga również zasada optymalizacji przełączania, zwłaszcza w połączeniu z rozdzielaczami firmy Bosch Rexroth ze zoptymalizowanym przepływem. W takich przypadkach utrata ciśnienia została ograniczona do minimum poprzez wykorzystanie symulacji w procesie projektowania oraz techniki druku 3D z rdzeniem piaskowym w procesie produkcji.

Z kolei regulowane pompy tłokowo-osiowe pozwalają zmniejszyć zużycie energii poprzez sterowanie przepływem za pomocą kąta wychylenia, podczas gdy silnik elektryczny pracuje w optymalnym zakresie prędkości.

Ponadto napędy Sytronix umożliwiają zmniejszenie rozmiarów urządzeń, co obniża koszty. Dzięki ich odporności na przeciążenia mniejsza pompa może sobie poradzić ze skokami mocy w przypadku nagłego zwiększenia przepływu poprzez zwiększenie prędkości.

Modułowa konstrukcja napędu Sytronix otwiera wiele nowych możliwości przed producentami maszyn. Międzynarodowe przedsiębiorstwa korzystają z globalnych usług firmy Bosch Rexroth oraz możliwości standaryzacji maszyn z przeznaczeniem na różne rynki. Napędy Sytronix mogą być używane w każdym miejscu na świecie niezależnie od częstotliwości zasilania.

Większe możliwości dla projektantów usieciowionych instalacji elektrohydraulicznych w sektorze metalurgicznym

W przypadku zmiennego zapotrzebowania na energię lub podczas instalowania rozwiązań jednoosiowych projektanci coraz częściej wykorzystują napędy pomp o zmiennej prędkości obrotowej Sytronix firmy Bosch Rexroth. Mogą one zmniejszyć zużycie energii przez układ hydrauliczny nawet o 80%, w zależności od proporcjonalnej wielkości częściowego obciążenia. Pozwalają też producentom na znaczne zwiększenie elastyczności systemów dzięki temu, że funkcje, które były kiedyś realizowane w sposób hydromechaniczny, będą teraz sterowane przez oprogramowanie.

Sprawność energetyczna urządzeń ma znaczący wpływ na ich koszty operacyjne. Nic dziwnego, że klienci z sektora metalurgicznego przywiązują do niej tak dużą wagę. Napędy pomp o zmiennej prędkości obrotowej dostosowują ją do bieżącego zapotrzebowania. Dlatego mogą bezpośrednio zmniejszyć zużycie mocy nawet w systemach, które były już wcześniej zainstalowane.

Napędy pomp o zmiennej prędkości Sytronix firmy Bosch Rexroth oferują również nowe możliwości w zakresie projektowania urządzeń. Z oprogramowaniem ich sterowników są już zintegrowane funkcje hydrauliczne przeznaczone dla jednostek zasilających i kontrolerów osi. Napędy te, jako osie kompaktowe, napędzają bezpośrednio cylinder. W rozwiązaniach wieloosiowych osie są synchronizowane za pośrednictwem złącza Multi-Ethernet, które obsługuje popularne protokoły komunikacji Ethernet działające w czasie rzeczywistym. Użytkownik może zmieniać sekwencje ruchów jednym kliknięciem.

Projektanci mogą tworzyć przekładnie hydrauliczne w połączeniu z regulowanymi pompami tłokowo-osiowymi. Pozwala to zmniejszyć rozmiary układu napędowego oraz ograniczyć zarówno zużycie energii, jak i wymaganą ilość miejsca. Inteligentnie usieciowione układy napędowe Sytronix mogą również zapewnić wyższe zakresy wydajności w ramach rozwiązań typu master-slave.

Fot. Bosch Rexroth

Specjalistyczny system w ciągu niespełna 30 minut

Firma Bosch Rexroth jest w stanie uprościć procesy wymiarowania, konfigurowania i zamawiania inteligentnych produktów Sytronix za pomocą zamkniętego łańcucha narzędzi. Narzędzie do wymiarowania SytronixSize intuicyjnie przeprowadza użytkowników przez proces projektowania cyfrowego. Łączy dane poszczególnych komponentów hydraulicznych i elektrycznych w oparciu o modele. Fachowa wiedza firmy Bosch Rexroth, która została przekształcona w oprogramowanie, optymalizuje rozwiązanie.

Oprogramowanie to automatycznie sprawdza obciążalność cieplną komponentów oraz wyświetla dane dotyczące oszczędności energii i średniej emisji hałasu. Następnie projektanci określają właściwości wszystkich komponentów układu napędowego. Ostatecznie użytkownicy otrzymują listę części (sprawdzoną pod względem kompletności), dokumentację oraz dane 3D-CAD.

Użytkownicy mogą uzyskać dostęp do sklepu internetowego firmy Bosch Rexroth za pomocą jednego kliknięcia. Sklep ten wybiera skonfigurowane, zindywidualizowane rozwiązanie oraz przekazuje zarejestrowanemu klientowi cenę i spodziewaną datę dostawy. Dzięki zamkniętemu łańcuchowi narzędzi firma Bosch Rexroth może skrócić czas, który jest potrzebny na cyfrowe zaprojektowanie niestandardowego rozwiązania Sytronix, zoptymalizowanego pod kątem konkretnego zastosowania, do niespełna 30 minut.