PowerLogix-K100-J Energia hatékonyság szabályzó rendszer A fröccsöntő gépek működési elve és energiafelhasználása A műanyagok iránti igény növekedésével a fröccsöntő ipar is gyorsan fejlődött. Ennek megfelelően a fröccsöntő berendezések hatékonyságára és a fogyasztására egyre több figyelmet kell fordítani. A fröccsöntő gép munkafolyamata szegmensekre osztható, úgymint az öntőforma bezárása, az öntőforma összepréselése, műanyag injektálása, nyomás fenntartása, hűtés, az öntőforma kinyitása, kilökés, amelyekhez különböző nyomásra és olajáramlásra van szükség. Így a szerszám nem működhet állandó maximális nyomás és olajáramlás alatt, az előírt kimeneti teljesítménye változó. A legtöbb időt, a motor alapjáraton tölti. Másrészt a fröccsöntő gépet egy adott maximális teljesítményre tervezték, így az olajpumpa kapacitását nem lehet teljes mértékben kihasználni. A fenti alkalmazásnál minden részfolyamathoz tartozó nyomást és az olajáramlást be kell állítani a megfelelő szabályzószeleppel, így rengeteg energia fogy el az elosztásnál és a szelepen. Ezen idő alatt az olajpumpa motor állandó sebességgel forog, anélkül, hogy a kimenő teljesítménye jelentősen változna az egyes folyamatoknál. Mindezek miatt a teljesítmény-veszteség akár 20%-50% is lehet. Ha a felügyeleti rendszer automatikusan a különböző fröccsöntő folyamatok szerinti olajáramnak és -nyomásnak megfelelő motor fordulatszámot állítja be az egyes munkafolyamatoknál, az energiafogyasztás minimalizálható. A fröccsöntő gépek karakterisztikájához az AsiaNet PowerLogix inteligens energia hatékonyság szabályzó rendszer fröccsöntő gép sorozatához tartozó PowerLogix-K100-J a megoldás. A PowerLogix-K100-J tervezési alapelve Figyelembe véve a fröccsöntő gépek jellemzőit, a hagyományos visszacsatolás nélküli vezérlés nem ideális az energiatakarékosság szempontjából, azonban a PowerLogix-K100-J egy gazdaságos ellenőrzési módszert kínál. Egyesíti magában a fröccsöntő gép vezérlő rendszerét és az olajnyomás és áramlás megfelelő zárt hurkú (visszacsatolt) szabályzását. Automatikusan szabályozza az olajpumpa motor fordulatszámát az olajnyomás és -áramlás alapjelnek megfelelően. Az olajáramlás és –nyomás folyamatosan állítható, amely ahhoz vezet, hogy a hagyományos vezetékes-szivattyú átalakítható szabályozható szivattyúvá. Amíg a nagy áramlásra és a nagy nyomásra van szükség, a motor folyamatosan forog, egyébként a motor leáll, vagy lelassul. Mindez a motor hatékonyságát növeli, és energiát takarít meg. 1.Energia-mennyiség megfeleltetés – Újjáépíti a szivattyút, dinamikus és intelligens módon változtatja a szivattyú kimeneti teljesítményét. A visszacsatolásos technológiával a PowerLogix-K100-J képes dinamikusan beállítani az olajszivattyú kimeneti teljesítményét és rotációs sebességét. Miután pontosan egyezik a szükséges és a pillanatnyilag rendelkezésre álló teljesítmény, nyomaték és terhelés, elkerülhető a hatalmas energiaveszteség és energiát takarítunk meg. A szivattyú terhelése négyzetesen függ a nyomatéktól. Az összefüggés a fordulatszám [N], a közegáramlás mértéke, a tengelyfordulat, teljesítmény között a következő:
Q1/Q2 = N1/N2 , H1/H2 = (N1/N2)2 , P1/P2 = (N1/N2)3 Az összefüggésekből adódik, hogy a szivattyú tengelyén mérhető teljesítmény egyenesen arányos a fordulatszám négyzetével, ha a fordulatszám [N] megváltozik, a közegáram arányosan változik, míg a teljesítmény [P] és vele együtt az elfogyasztott energiamennyiség a fordulatszám köbe szerint változik. Ez azt jelenti, hogy minimális fordulatszám-csökkentés már megtakarítást eredményez a fogyasztott energiában. Például 75%-os fordulat 75%-os áramlást produkál, de csak 42% energiát használ fel a teljes közegáram biztosításához; ha az áramlást lecsökkentjük 50%-ra, az energiafelhasználás lecsökken 12,5%-ra. 2. Nincs fojtási energia veszteség – közegáram szabályzás helyett mennyiség szabályzás A fojtásos szabályzáson alapuló hagyományos szivattyúrendszer a megfelelő szelepeken keresztül szabályozza a közegáramlást. Akár a közegáram, akár a nyomás állapotainak az oldaláról nézzük, az olajszivattyú kimeneti teljesítménye állandó marad. A nyomást csak az arány érték által lehet változtatni, a felesleges hidraulikaolaj visszafolyik a túlfolyó szelepen. Ez az úgynevezett magas nyomású lefúvás folyamat, amely okozhat némi teljesítményveszteséget. Időközben a teljes sebességgel megindul a hidraulikus olajáramlás körforgása. Fentiekből következően az olaj szükségtelen melegedése és mechanikai öregedése lép fel. Minden egyes fröccsentési folyamatban, a hagyományos szivattyú is átalakítható szabályzott szivattyúvá, azaz változik az olajszivattyú kimeneti teljesítménye és a túlfolyó szelepen átfolyó visszaáramlás a minimumra csökken. Ennek következtében elkerülhető a nyomásfojtás energia vesztesége, és egyidejűleg az olaj hőmérséklete, valamint a zaj lecsökken. 3. Automatikus teljesítménytényező kompenzáció A hagyományos energiaellátó rendszernél a rengeteg motorikus fogyasztó csökkenti a COSΦ-t, és növeli az áramkör veszteségeit és fölösleges melegedést okoz. A villamosságtan alapelvei szerint az alábbi összefüggések írhatóak fel: S = √(P2 + Q2) P = S * COS Φ
„S" a látszólagos teljesítmény „P” a hatásos teljesítmény, ahol COS Φ a teljesítmény tényezője
Q = S * SIN Φ
„Q" a meddőteljesítményt
Látható, hogy minél nagyobb a COS Φ, annál nagyobb a hatásos teljesítmény. A COS Φ érték hasonló a legtöbb hagyományos fröccsöntő gépnél, 0,6-0,8-as érték között. A PowerLogix-J alkalmazásával a COS Φ érték meghaladja a 0,9-es értéket, és az áramkör reaktív vesztesége drámaian lecsökken. ■ A PowerLogix-K100-J technikai jellemzői: • • •
Két csatornás bemenet, fogadja a 0 – 1 [A], 0 – 10 [V] - ot és a 200Hz feletti impulzusjelet. Független szellőzési egység, pormentes, gázbiztos, korrózióálló, és kifogástalan környezeti illeszkedés jellemzi. Több funkciós impulzus bemenet 0 – 10 [kHz] vagy opto-csatolt vezérlő bemenet.
• • • •
Energia ellátó / energia megtakarító üzemelés kettősére tervezett konstrukció, automatikus újraindítás, kikapcsolás-újraindítás funkcióval a folyamatos termeléshez. Multi-funkciós védelem, alacsony feszültség, túlfeszültség, túlterhelés, szivárgási áram, kimeneti rövidzárlat védelem. Beépített PID szabályzó és 24V –os tápegység kimenet. Kimeneti feszültség jelleggörbe ellenőrzés és a kimeneti frekvencia beállítása a különböző olajszivattyú motorokhoz, a nagy hatásfokú folyamat megőrzésével.
A PowerLogix-K100-J előnyei •
•
•
•
•
Megbízható frekvencia szabályzás: Általa kimagasló energiatakarékossági arány érhető el, a PowerLogix működési egységet alkot a szivattyúval. Megtartja a fröccsöntő gép tényleges vezérlési rendszerét és ebbe beleilleszt egy microcomputer vezérelt alrendszert amivel a hagyományos közegáram szabályzáson alapuló szivattyút valódi mennyiség szabályozott szivattyúvá alakítja. Az átalakításnak köszönhetően a fröccsöntő géphez tartozó hidraulikus prés energiafogyasztása pontosan megegyezik a működéshez ténylegesen szükséges értékkel, megszüntetve a túlfolyó szelepen fellépő energiaveszteséget. Az energia megtakarítási arány elérheti a 25% ~ 60%-ot. Kiemelkedő megbízhatóság: Az energia ellátó / energia megtakarító üzemelés kettősére tervezett konstrukciónak köszönhetően, automatikus újraindítás, kikapcsolás-újraindítás funkcióval, ami biztosítja, hogy a komplett gép megbízhatóan működik. Lágy indítás: indítás Enyhíti a formazárásnál és oldásnál fellépő vibrációt, miáltal megnöveli az öntőminta élettartamát, csökkentve prés és a hidraulika olaj felesleges melegedését és növelve annak élettartamát. Mindezekből adódóan a PowerLogixK100-J csökkenti a karbantartási költséget és javítja a műanyag termékek minőségét. Kiváló vezérlési teljesítmény: teljesítmény az egyedülálló, fejlett energia-hatékony vezérlés és szivattyúmotor vezérlő chip másodpercenként 10000 alkalommal ellenőrzi a motor állapotát és valós időben szabályozza azt, egyidejűleg feldolgozza az energiafelhasználás adatait, biztosítva a motor gazdaságos üzemét. Automatikus kimeneti feszültség szabályzással (VAR) előzi meg a felesleges fogyasztást, visszafordítva az energiairányt a hálózat felé. Intelligens hiba felismerő és védelmi funkciók: A hiba leírása külön kijelzőn (fault display) olvasható. Az eszköz védett túlfeszültség, alacsony feszültség, túláram, túlmelegedés, túlterhelés, kimeneti rövidzár, fázis kimaradás, lelassulás (pl. csapágyhiba) ellen. Tökéletesen reteszelt áramkörök, kizárva a hibás működtetésből adódó meghibásodást. Szünetmentes energiaellátással kiegészített átkapcsoló rendszer, ami lehetővé teszi a szabad váltást az energiamegtakarító és a megkerülő (bypass) üzem között.
Alkalmazási terület és a PowerLogix-K100-J változatai Ajánlott mindenfajta fröccsöntő gép hatásfok javításához.
Modell
Tokozat típus
Max. áram
Teljesít mény
[A]
[kVA] PLK100-J33A-1-011 1 PLK100-J33A-1-015 PLK100-J33A-2-018 PLK100-J33A-2-022
2
PLK100-J33A-3-030 PLK100-J33A-3-037 PLK100-J33A-4-045 PLK100-J33A-4-055
3 4
Motor [kW]
16.5
25
11
21.7
33
15
25.7
39
18.5
29.6
45
22
39.5
60
30
49.4
75
37
60
91
45
73.7
112
55
Nettó súly [kg]
Méret [mm]
21
320×715×240
40
380×784×280
48
420×860×280
PowerLogix-K100-J - 1-es eset tanulmány Fröccsöntő gép típusa: NC150 Olajszivattyú névleges teljesítménye: 15 [kW] Hangfal doboz gyártás Hatásos teljesítmény bypass –nál
Hatásos teljesítmény energia megtakarítással
A hatásos teljesítmény görbéket vizsgálva látható, hogy: Bypass üzemnél, kiiktatott PowerLogix-K100-J mellett, a legnagyobb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 21,8 [kW], míg a legkisebb (pillanatérték) 4,34 [kW]. Az átlagos teljesítmény felvétel 9 [kW] A forma zárás – préselés – műanyag befecskendezés – hűtés – forma oldás – kidobás ciklus időtartama 50 [sec] Energia takarékos üzemnél, működő PowerLogix-K100-J mellett, a legnagyobb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 17,9 [kW], míg a legkisebb (pillanatérték) 0,09 [kW]. Az átlagos teljesítmény felvétel 5,5 [kW] A forma zárás – préselés – műanyag befecskendezés – hűtés – forma oldás – kidobás ciklus időtartama 50,5 [sec] Következtetés: Az átlagos teljesítmény csökkenése 38%, míg a munkaciklus időtartamára nincs befolyással. Energia fogyasztások összehasonlítása
(Narancssárgával a Powerlogix-K100-J)
PowerLogix-K100-J - 2-es eset tanulmány Fröccsöntő gép típusa: CJ80NC Olajszivattyú névleges teljesítménye: 7,5 [kW] Csatlakozó szekrény gyártás Hatásos teljesítmény bypass –nál
Hatásos teljesítmény energia megtakarítással
A hatásos teljesítmény görbéket vizsgálva látható, hogy: Bypass üzemnél, kiiktatott PowerLogix-K100-J mellett, a legnagyobb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 12,6 [kW], míg a meddőteljesítmény (pillanatérték) 9,1 [kVAr]. A legkisebb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 1,45 [kW], míg a meddőteljesítmény (pillanatérték) 2,95 [kVAr]. Az átlagos hatásos teljesítmény felvétel 4,02 [kW], a meddőteljesítmény 4,05 [kVAr] A forma zárás – préselés – műanyag befecskendezés – hűtés – forma oldás – kidobás ciklus időtartama 32,08 [sec] Energia takarékos üzemnél, működő PowerLogix-K100-J mellett, a legnagyobb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 8,38 [kW], míg a meddőteljesítmény (pillanatérték) 0,53 [kVAr]. A legkisebb hatásos teljesítmény érték (pillanatérték) 0,06 [kW], míg a meddőteljesítmény (pillanatérték) 0,00 [kVAr]. Az átlagos hatásos teljesítmény felvétel 2,12 [kW], a meddőteljesítmény 0,07 [kVAr] A forma zárás – préselés – műanyag befecskendezés – hűtés – forma oldás – kidobás ciklus időtartama 32,72 [sec] Következtetés: Az átlagos hatásos teljesítmény csökkenése 47%, az átlagos meddőteljesítmény csökkenés 98%, míg a munkaciklus időtartamára nincs befolyással.
