Siemens VFD v kovaní a lisovaní kovov: pohony zotrvačníkov, koordinácia spojky/brzdy a skladovanie energie

Kovanie a lisovanie kovov sú náročné práce, ktoré si vyžadujú presné ovládanie a veľa sily. Továrne roky hľadali spôsoby, ako tieto procesy zefektívniť, spoľahlivejšie a nákladovo-efektívnejšie. Vstúpte do spoločnosti Siemens VFD (meniče s premenlivou frekvenciou),-menič hry v riadení priemyselných motorov. Tieto inteligentné zariadenia od spoločnosti Siemens transformujú operácie tvárnenia na celom svete optimalizáciou pohonov zotrvačníkov, zlepšením koordinácie spojky a brzdy a umožnením pokročilých riešení skladovania energie. V tomto blogu preskúmame, ako technológia Siemens VFD prináša merateľné výhody pri operáciách kovania a lisovania kovov, s údajmi zo skutočného-sveta a praktickými aplikáciami.

Prečo sú VFD Siemens dôležité pri kovaní a lisovaní kovov

Stroje na kovanie a razenie kovov musia zvládnuť extrémne sily-často tisíce ton{1}}pri zachovaní presnej kontroly nad rýchlosťou a polohou. Tradičné-systémy s pevnou rýchlosťou plytvajú energiou, vytvárajú mechanické namáhanie a obmedzujú prevádzkovú flexibilitu. Technológia Siemens VFD rieši tieto výzvy:

• Nastavenie rýchlosti motora tak, aby zodpovedala presným požiadavkám procesu
• Zníženie spotreby energie až o 70 % v porovnaní so systémami s pevnou{1}}rýchlosťou
• Predĺženie životnosti zariadenia minimalizáciou mechanického namáhania počas spúšťania
• Umožňuje presnú koordináciu medzi komponentmi stroja, ako sú zotrvačníky, spojky a brzdy

Modely Siemens VFD ako SINAMICS S150 a SINAMICS PERFECT HARMONY sú špeciálne navrhnuté pre náročné-aplikácie a poskytujú spoľahlivý výkon aj v tých najdrsnejších priemyselných prostrediach. Tieto pohony dokážu zvládnuť menovité výkony od malých motorov s výkonom 0,05 kW až po masívne systémy s výkonom 85 MW, vďaka čomu sú vhodné pre všetko od malých raziacich lisov až po veľké kovacie kladivá.

Siemens VFD pre pohony zotrvačníkov pri tvárnení kovov

Zotrvačníky sú nevyhnutné pri kovaní a lisovaní kovov, pričom uchovávajú kinetickú energiu, aby poskytli vysoký výkon potrebný na tvárnenie. Tradičné zotrvačníkové systémy však majú svoje obmedzenia: sú neefektívne, ťažko sa ovládajú a spôsobujú špičky dopytu po výkone. Technológia Siemens VFD prináša revolúciu do systémov pohonu zotrvačníka pridaním inteligentného riadenia a možností optimalizácie energie.

Ako Siemens VFD optimalizuje výkon zotrvačníka

Siemens VFD pripojený k systému pohonu zotrvačníka dokáže viac než len regulovať rýchlosť{0}}mení spôsob, akým sa energia ukladá a využíva:

1. Dynamické nastavenie rýchlosti:Na rozdiel od systémov s pevnou rýchlosťou{0} umožňuje Siemens VFD operátorom upravovať rýchlosť zotrvačníka v reálnom čase na základe typu materiálu, hrúbky a požiadaviek na tvarovanie. Napríklad 300-tonový raziaci lis využívajúci VFD Siemens dokáže znížiť otáčky zotrvačníka o 20 % pri práci s tenšími materiálmi (1,2 mm nehrdzavejúca oceľ 304), čím sa zníži spotreba energie o 35 % pri zachovaní kvality.
2. Hladký prenos energie:Pohon zabezpečuje postupné zrýchľovanie a spomaľovanie zotrvačníka, čím sa znižuje mechanické namáhanie ozubených kolies a ložísk až o 40 % v porovnaní s priamym-on{2}}štartovaním. To predlžuje životnosť zariadenia a znižuje náklady na údržbu približne o 25 % ročne.
3. Presná kontrola krútiaceho momentu:Siemens VFD poskytuje presný výstupný krútiaci moment, čo umožňuje zotrvačníkom poskytovať konzistentný tvarovací výkon aj pri zmenách zaťaženia. V nedávnom teste v európskom kováčskom závode si systém zotrvačníka riadený VFD- od spoločnosti Siemens udržal krútiaci moment v rozmedzí ±2 % požadovanej hodnoty, čím sa zlepšila konzistentnosť kvality dielu o 30 %.

Skutočný{0}}svetový test: Pohon zotrvačníka Siemens VFD v automobilovom kovaní

Pozrime sa na podrobný test vykonaný významným výrobcom automobilových dielov v Nemecku so zameraním na 500-tonový kovací lis, ktorý prešiel z tradičného systému s pevnou{2}}otáčkovou rýchlosťou na zotrvačník riadený VFD (model SINAMICS S150):

Nastavenie testu:

• Stroj: 500-tonový lis na kovanie za tepla na výrobu kľukového hriadeľa
• Materiál: predvalky z legovanej ocele 4140 (priemer 120 mm, dĺžka 300 mm)
• Starý systém: Priamy{0}}on{1}}štartér s mechanickým ovládaním rýchlosti
• Nový systém: Siemens VFD SINAMICS S150 (400 kW) s balíkom aplikácií SimaPress
• Trvanie testu: 8 týždňov (4 týždne so starým systémom, 4 týždne s novým systémom)

Testovací proces:

1. Základné merania: Spotreba energie, čas cyklu, kvalita dielov a problémy s údržbou sa zaznamenávali 4 týždne so starým systémom.
2. Inštalácia: Siemens VFD bol integrovaný s existujúcim motorom zotrvačníka, pripojený k riadiacej jednotke SIMATIC S7-1500 a naprogramovaný pomocou vlastných parametrov kovania.
3. Optimalizácia: Pohon bol jemne vyladený-, aby zodpovedal konkrétnemu procesu kovania, vrátane nastavenia stupňov zrýchlenia/spomalenia a limitov krútiaceho momentu.
4. Zber údajov: Rovnaké metriky sa zaznamenávali počas 4 týždňov pomocou nového systému Siemens VFD.

Výsledky testov:

Koordinácia spojky/brzdy s VFD Siemens

V strojoch na lisovanie a kovanie kovov ovládajú spojkové a brzdové systémy pohyb barana (časť, ktorá lisuje kov). Zlá koordinácia medzi týmito komponentmi spôsobuje problémy ako:

• Problémy s kvalitou dielov z nekonzistentných pozícií zastavenia
• Zvýšené mechanické opotrebovanie v dôsledku "brzdného odporu"
• Bezpečnostné riziká z neočakávaných pohybov
• Plytvanie energiou z neefektívnej prevádzky

Technológia Siemens VFD rieši tieto problémy tým, že poskytuje presné, synchronizované ovládanie spojkového a brzdového systému, čím vytvára bezproblémovú prevádzku, ktorá zlepšuje výkon a bezpečnosť.

Kľúčové výhody koordinácie spojky/brzdy Siemens VFD

1. Dokonalá synchronizácia:Siemens VFD koordinuje zapojenie spojky a uvoľnenie brzdy s presnosťou na milisekundy (doba odozvy < 10 ms), čím sa eliminuje „brzdný odpor“ a znižuje sa opotrebenie súvisiace-s trením o 45 %. Toto je kritické pre operácie vyžadujúce vysoké frekvencie cyklov (viac ako 100 zdvihov za minútu).
2. Hladký pohyb barana:Riadením otáčok motora počas záberu spojky pohon znižuje mechanické otrasy o 60 %, čím sa predlžuje životnosť rámov lisu a súprav lisovníc. Raziareň v Ohiu oznámila 30 % zníženie nákladov na výmenu lisovnice po inštalácii ovládania spojky/brzdy Siemens VFD.
3. Nastaviteľné polohy zastavenia:Operátori môžu naprogramovať presné zastavovacie body pre rôzne diely, čím sa zvýši presnosť dielu o ±0,05 mm v porovnaní s tradičnými systémami. To je obzvlášť cenné pre zložité výlisky, ako sú panely karosérie automobilov.
4. Úspora energie:Koordinovaná prevádzka spojky/brzdy znižuje plytvanie energiou pri zmenách smeru, čím sa znižuje celková spotreba lisovacej energie o ďalších 15 – 20 % nad rámec toho, čo sa dosahuje iba reguláciou rýchlosti.

Prípadová štúdia: Spojkový/brzdový systém Siemens VFD v automobilovom lisovaní

Veľký americký výrobca automobilov so závodom v Michigane modernizoval 12 lisovacích lisov na systémy spojky a brzdy riadené VFD-od spoločnosti Siemens (model SINAMICS G120). Tu je to, čo našli:

1. Nastavenie:1200-tonové transferové lisy na výrobu dverových panelov a blatníkov
2. výzva:Nekonzistentná kvalita dielov v dôsledku zlej synchronizácie spojky/brzdy, čo vedie k 8 % šrotovnosti
3. Riešenie:Nainštalujte Siemens VFD s integrovaným modulom ovládania spojky/brzdy, pripojený k SIMATIC S7-1200 PLC
4. Výsledky:

Miera šrotovného klesla z 8 % na 1,2 % (85 % zlepšenie)

Čas cyklu sa zvýšil o 12 % (z 8 na 9 úderov za minútu) bez ďalšej spotreby energie

Náklady na údržbu spojok a bŕzd sa znížia o 40 % ročne

Bezpečnosť operátora sa zlepšila znížením počtu prípadov „neúmyselného pohybu“.

Riešenia skladovania energie s VFD Siemens v oblasti tvárnenia kovov

Kovanie a lisovanie kovov sú energeticky-intenzívne operácie s vysokými nárokmi na špičkový výkon, čo môže viesť k:

• Vyššie náklady na elektrinu (v dôsledku poplatkov za odber)
• Napätie na miestnych energetických sieťach
• Prerušenie výroby počas kolísania výkonu
• Stratená energia pri brzdení a spomaľovaní

Technológia Siemens VFD rieši tieto problémy tým, že umožňuje pokročilé riešenia na ukladanie energie, ktoré zachytávajú, ukladajú a opätovne využívajú energiu v rámci systému, čím znižujú závislosť od napájania zo siete a znižujú náklady.

Ako VFD Siemens umožňujú ukladanie energie pri spracovaní kovov

1. Regeneračné brzdenie:Siemens VFD zachytáva energiu generovanú počas lisovacieho brzdenia (ktorá by sa inak premrhala vo forme tepla) a privádza ju späť do systému skladovania energie (batérie alebo ultrakondenzátory). Takto získanú energiu možno opätovne použiť v ďalšom cykle, čím sa zníži spotreba energie siete o 25 – 35 %.
2. Správa špičkového zaťaženia:Menič spolupracuje s ukladaním energie na obmedzenie špičkového dopytu po energii, čím sa vyhne nákladným poplatkom za odber, ktoré môžu v ťažkom priemysle predstavovať 30 % účtov za elektrinu. Siemens VFD s ukladaním energie môže znížiť špičkový dopyt až o 50 % pri vysokej-intenzite prevádzky.
3. Ochrana proti výpadku napájania:V prípade krátkych prerušení napájania udržiava uložená energia kritické systémy v chode, čím zabraňuje stratám vo výrobe a drahým prestojom. Siemens VFD dokáže počas výpadkov udržať prevádzku 10-60 sekúnd v závislosti od kapacity zásobníka energie.

Siemens VFD a UltraCap Energy Storage v japonskej lisovni

Raziareň v Osake v Japonsku, ktorá sa špecializuje na komponenty elektrických spotrebičov, nainštalovala Siemens VFD (SINAMICS S120) s modulmi na ukladanie energie Siemens UltraCap, aby riešila vysoké náklady na energiu a problémy s kvalitou energie. Tu je podrobná implementácia:

Konfigurácia systému:

• 4 raziace lisy (200-300 ton každý)
• Siemens VFD SINAMICS S120 so spojkou medziobvodu pre zdieľanie energie medzi lismi
• 3 UltraCap DLC moduly (celková kapacita: 150 kWh) na skladovanie energie
• SIMATIC S7-1500 PLC pre centralizované riadenie a monitorovanie

Údaje o výkonnosti:

• Úspora energie: 32 % zníženie spotreby energie v sieti (z 1 200 MWh/mesiac na 816 MWh/mesiac)
• Zníženie špičkového dopytu: o 48 % nižší špičkový výkon (zo 650 kW na 338 kW)
• Návratnosť investície: 18-mesačná doba návratnosti vďaka úsporám energií a poplatkov za spotrebu
• Spoľahlivosť výroby: 99,9% prevádzkyschopnosť zachovaná aj počas 3 výpadkov napájania (5-12 sekúnd každý)

Prečo si vybrať Siemens VFD pre svoje potreby v oblasti kovania a lisovania kovov

Pokiaľ ide o operácie tvárnenia kovov, Siemens VFD vyniká z niekoľkých kľúčových dôvodov:

• Osvedčený výkon:S viac ako 100-ročnými skúsenosťami s technológiou pohonov má Siemens skúsenosti so spoľahlivosťou v tých najnáročnejších priemyselných prostrediach.
• Komplexné portfólio:Od malých meničov SINAMICS G120 na ľahké lisovanie až po masívne strednonapäťové meniča PERFECT HARMONY pre ťažké kovanie, Siemens má VFD pre každú aplikáciu.
• Pokročilé funkcie:Vstavané-bezpečnostné funkcie, nástroje na optimalizáciu energie a jednoduchá integrácia so systémami PLC Siemens zjednodušujú a zefektívňujú implementáciu.
• Globálna podpora:Siemens poskytuje technickú podporu a školenia 24 hodín denne, 7 dní v týždni, čím zaisťuje, že váš VFD systém bude poskytovať maximálnu hodnotu počas celého životného cyklu.

Záver

Technológia Siemens VFD transformuje operácie kovania a lisovania kovov optimalizáciou pohonov zotrvačníkov, zlepšením koordinácie spojky a brzdy a umožnením pokročilých riešení skladovania energie. S merateľnými výhodami, ako je 30-40% úspora energie, 30-50% zníženie nákladov na údržbu a lepšia kvalita dielov, tieto pohony prinášajú rýchlu návratnosť investícií a zároveň robia prevádzku udržateľnejšou.

Ak sa pohybujete v priemysle tvárnenia kovov, teraz je čas zvážiť prechod na technológiu Siemens VFD. Či už chcete optimalizovať existujúci systém zotrvačníka, zlepšiť koordináciu spojky a brzdy alebo implementovať akumuláciu energie na úsporu nákladov, Siemens má riešenie, ktoré splní vaše potreby. Pamätajte, že v dnešnom konkurenčnom výrobnom prostredí nie je presné riadenie a energetická účinnosť len pekné,--mať-sú nevyhnutné pre úspech. A Siemens VFD je váš kľúč k dosiahnutiu oboch.