Siemens VFD-k a fémkovácsolásban és -bélyegzésben: lendkerékhajtások, tengelykapcsoló/fék koordináció és energiatárolás

A fémkovácsolás és sajtolás kemény munkák, amelyek pontos vezérlést és nagy teljesítményt igényelnek. A gyárak évek óta keresték a módokat, hogy ezeket a folyamatokat hatékonyabbá, megbízhatóbbá és költséghatékonyabbá{1}}tegyék. Lépjen be a Siemens VFD-be (változófrekvenciás meghajtók), az ipari motorvezérlés játék-váltójával. Ezek a Siemens intelligens eszközei világszerte átalakítják a fémalakítási műveleteket a lendkerékhajtások optimalizálásával, a tengelykapcsoló/fék koordináció javításával és a fejlett energiatárolási megoldások lehetővé tételével. Ebben a blogban azt fogjuk megvizsgálni, hogy a Siemens VFD technológiája hogyan nyújt mérhető előnyöket a fémkovácsolás és -bélyegzés során, valós adatokkal és gyakorlati alkalmazásokkal.

Miért fontosak a Siemens VFD-k a fémkovácsolásban és -bélyegzésben?

A fémkovácsoló- és -bélyegzőgépeknek extrém -gyakran több ezer tonnás-erőt kell kibírniuk, miközben megőrzik a sebesség és a pozíció pontos szabályozását. A hagyományos fix sebességű{3}}rendszerek energiát pazarolnak, mechanikai feszültséget keltenek, és korlátozzák a működési rugalmasságot. A Siemens VFD technológia a következőkkel oldja meg ezeket a kihívásokat:

• A motor fordulatszámának beállítása a pontos folyamatkövetelményekhez
• Akár 70%-kal csökkenti az energiafogyasztást a fix sebességű{1}}rendszerekhez képest
• A berendezés élettartamának meghosszabbítása az indítás során fellépő mechanikai igénybevétel minimalizálásával
• Pontos koordinációt tesz lehetővé a gépelemek, például lendkerekek, tengelykapcsolók és fékek között

A Siemens VFD modelljeit, például a SINAMICS S150-et és a SINAMICS PERFECT HARMONY-t kifejezetten nagy igénybevételű{1}}alkalmazásokhoz tervezték, megbízható teljesítményt nyújtva még a legzordabb ipari környezetben is. Ezek a hajtások a kis 0,05 kW-os motoroktól a masszív 85 MW-os rendszerekig képesek kezelni a névleges teljesítményt, így a kis sajtolóprésektől a nagy kovácsolókalapácsokig mindenre alkalmasak.

Siemens VFD-k lendkerekes hajtásokhoz fémformázásban

A lendkerekek nélkülözhetetlenek a fémkovácsolásban és -bélyegzésben, kinetikus energiát tárolva az alakítási műveletekhez szükséges nagy teljesítmény biztosítása érdekében. A hagyományos lendkerekes rendszereknek azonban vannak korlátai: nem hatékonyak, nehezen irányíthatók, és csúcsteljesítmény-igény-csúcsokat okoznak. A Siemens VFD technológiája intelligens vezérlési és energiaoptimalizálási képességek hozzáadásával forradalmasítja a lendkerekes hajtásrendszereket.

Hogyan optimalizálják a Siemens VFD-k a lendkerék teljesítményét?

A lendkerekes meghajtású rendszerhez csatlakoztatott Siemens VFD nem csak a sebességet szabályozza,{0}}átalakítja az energia tárolását és felhasználását:

1. Dinamikus sebességszabályozás:A fix sebességű{0}}rendszerekkel ellentétben a Siemens VFD lehetővé teszi a kezelők számára a lendkerék sebességének valós időben történő beállítását az anyagtípus, a vastagság és az alaki követelmények alapján. Például egy Siemens VFD-t használó 300 tonnás sajtolóprés 20%-kal csökkentheti a lendkerék sebességét, ha vékonyabb anyagokkal (1,2 mm 304 rozsdamentes acél) dolgozik, így 35%-kal csökkenti az energiafelhasználást a minőség megőrzése mellett.
2. Sima energiaátvitel:A hajtás biztosítja a lendkerék fokozatos gyorsítását és lassítását, akár 40%-kal csökkentve a fogaskerekekre és a csapágyakra nehezedő mechanikai igénybevételt a közvetlen -on-indításhoz képest. Ez meghosszabbítja a berendezések élettartamát és évente körülbelül 25%-kal csökkenti a karbantartási költségeket.
3. Pontos nyomatékszabályozás:A Siemens VFD pontos nyomatékkibocsátást biztosít, így a lendkerekek egyenletes alakítóerőt biztosítanak még a terhelésváltozások során is. Egy európai kovácsolóüzemben nemrégiben végzett teszt során a Siemens VFD{1}}vezérelt lendkerékrendszere a nyomatékot az alapjel ±2%-án belül tartotta, ami 30%-kal javította az alkatrészminőség konzisztenciáját.

Valódi-Világteszt: Siemens VFD lendkerékhajtás az autóipari kovácsolásban

Nézzünk meg egy részletes tesztet, amelyet egy jelentős németországi autóalkatrész-gyártó végzett, és egy 500 -tonnás kovácsolóprésnek a hagyományos fix-sebességű rendszerről a Siemens VFD-vezérlésű lendkerékhajtására (SINAMICS S150 modell) történő frissítésre összpontosít:

Tesztbeállítás:

• Gép: 500 tonnás forró kovácsoló prés főtengely gyártásához
• Anyaga: 4140 ötvözött acél tuskó (120 mm átmérő, 300 mm hosszú)
• Régi rendszer: Közvetlen-on-line indító mechanikus fordulatszám-szabályozással
• Új rendszer: Siemens VFD SINAMICS S150 (400 kW) SimaPress alkalmazáscsomaggal
• Teszt időtartama: 8 hét (régi rendszerrel 4 hét, új rendszerrel 4 hét)

Tesztfolyamat:

1. Kiindulási mérések: Az energiafogyasztást, a ciklusidőt, az alkatrészminőséget és a karbantartási problémákat 4 hétig rögzítettük a régi rendszerrel.
2. Telepítés: A Siemens VFD a meglévő lendkerekes motorral integrálva a SIMATIC S7-1500 vezérlőhöz lett csatlakoztatva, és egyedi kovácsolási paraméterekkel programozva.
3. Optimalizálás: A hajtást az adott kovácsolási folyamathoz{0}}finomhangolták, beleértve a gyorsítási/lassulási rámpák és a nyomatékhatárok beállítását.
4. Adatgyűjtés: Ugyanazokat a mutatókat rögzítettük 4 hétig az új Siemens VFD rendszerrel.

Teszt eredményei:

Tengelykapcsoló/fék koordináció a Siemens VFD-kkel

A fémbélyegző és -kovácsoló gépekben a tengelykapcsoló- és fékrendszerek szabályozzák a nyomószár (a fémet nyomó rész) mozgását. Az összetevők közötti rossz koordináció olyan problémákat okoz, mint:

• Alkatrészminőségi problémák az inkonzisztens megállási pozíciók miatt
• Fokozott mechanikai kopás a „fékellenállás” miatt
• Biztonsági kockázatok váratlan mozgásokból
• Energiapazarlás a nem hatékony működésből

A Siemens VFD technológiája megoldja ezeket a problémákat a tengelykapcsoló- és fékrendszerek pontos, szinkronizált vezérlésével, zökkenőmentes működést biztosítva, amely javítja a teljesítményt és a biztonságot.

A Siemens VFD tengelykapcsoló/fék koordináció legfontosabb előnyei

1. Tökéletes szinkronizálás:A Siemens VFD ezredmásodperces pontossággal koordinálja a tengelykapcsoló bekapcsolását és a fékoldást (válaszidő < 10 ms), kiküszöbölve a „fékellenállást” és 45%-kal csökkentve a súrlódáshoz kapcsolódó kopást. Ez kritikus fontosságú a nagy ciklussebességet igénylő műveleteknél (percenként több mint 100 löket).
2. Sima kos mozgás:A motor fordulatszámának szabályozásával a tengelykapcsoló bekapcsolása közben a hajtás 60%-kal csökkenti a mechanikai ütéseket, meghosszabbítva a préskeretek és szerszámkészletek élettartamát. Egy ohiói sajtolóüzem 30%-kal csökkentette a szerszámcsere költségeit a Siemens VFD tengelykapcsoló/fékvezérlés beszerelése után.
3. Állítható megállási helyzetek:A kezelők pontos megállási pontokat programozhatnak a különböző alkatrészekhez, ±0,05 mm-rel javítva az alkatrészek pontosságát a hagyományos rendszerekhez képest. Ez különösen értékes összetett bélyegzéseknél, például autókarosszéria paneleknél.
4. Energiamegtakarítás:A tengelykapcsoló/fék összehangolt működése csökkenti az energiapazarlást az irányváltoztatás során, és további 15-20%-kal csökkenti a prés teljes energiafelhasználását, mint amennyit csak a sebességszabályozással érünk el.

Esettanulmány: Siemens VFD tengelykapcsoló/fékrendszer az autóipari bélyegzésben

Egy michigani gyárral rendelkező jelentős amerikai autógyártó 12 sajtolóprést korszerűsített a Siemens VFD{1}}vezérelt tengelykapcsoló/fékrendszerére (SINAMICS G120 modell). Íme, mit találtak:

1. Beállítás:1200 tonnás transzferprések ajtólapok és sárvédők gyártásához
2. Kihívás:Inkonzisztens alkatrészminőség a rossz tengelykapcsoló/fék szinkron miatt, ami 8%-os selejtezési arányhoz vezet
3. Megoldás:Telepítse a Siemens VFD-t integrált tengelykapcsoló/fékvezérlő modullal, SIMATIC S7-1200 PLC-hez csatlakoztatva
4. Eredmények:

A selejt aránya 8%-ról 1,2%-ra csökkent (85%-os javulás)

A ciklusidő 12%-kal (percenkénti 8-ról 9-re) nőtt további energiafelhasználás nélkül

A tengelykapcsolók és fékek karbantartási költségei évente 40%-kal csökkentek

A kezelő biztonsága javult, mivel csökkentették a „nem szándékos mozgás” eseteit

Energiatárolási megoldások Siemens VFD-kkel a fémalakításban

A fémkovácsolás és sajtolás energiaigényes,{0}}nagy csúcsteljesítményigényű műveletek, amelyek a következőkhöz vezethetnek:

• Magasabb villamosenergia-költség (igényi díjak miatt)
• Feszültség a helyi elektromos hálózatokon
• Termelési szünetek az áramingadozások során
• Elpazarolt energia fékezéskor és lassításkor

A Siemens VFD technológiája úgy kezeli ezeket a problémákat, hogy olyan fejlett energiatárolási megoldásokat tesz lehetővé, amelyek rögzítik, tárolják és újrafelhasználják az energiát a rendszeren belül, csökkentve a hálózati áramtól való függést és csökkentve a költségeket.

Hogyan teszik lehetővé a Siemens VFD-k az energiatárolást a fémfeldolgozásban?

1. Regeneratív fékezés:A Siemens VFD felfogja a présfékezés során keletkező energiát (amely egyébként hőként pazarolna), és visszatáplálja egy energiatároló rendszerbe (akkumulátorok vagy ultrakondenzátorok). Ez a visszanyert energia újra felhasználható a következő ciklusban, így 25-35%-kal csökken a hálózati energiafogyasztás.
2. Csúcsterhelés kezelése:A hajtás energiatárolóval működik a csúcsteljesítmény-igény korlátozása érdekében, elkerülve a költséges keresleti díjakat, amelyek a nehézipar villanyszámláinak 30%-át teszik ki. Az energiatárolóval rendelkező Siemens VFD akár 50%-kal is csökkentheti a csúcsigényt nagy intenzitású{3}}műveletek során.
3. Áramkimaradás elleni védelem:Rövid ideig tartó áramkimaradások esetén a tárolt energia működésben tartja a kritikus rendszereket, megelőzve a termelési veszteségeket és a költséges leállásokat. A Siemens VFD az energiatároló kapacitástól függően 10-60 másodpercig képes üzemen kívül helyezésre.

Siemens VFD és UltraCap energiatároló egy japán bélyegzőüzemben

A japán oszakai bélyegzőüzem, amely elektromos készülékalkatrészekre szakosodott, Siemens VFD-t (SINAMICS S120) telepített Siemens UltraCap energiatároló modulokkal a magas energiaköltségek és az áramminőségi problémák megoldása érdekében. Íme a részletes megvalósítás:

Rendszer konfiguráció:

• 4 bélyegzőprés (egyenként 200-300 tonna)
• Siemens VFD SINAMICS S120 egyenáramú csatlakozóval a prések közötti energiamegosztáshoz
• 3 UltraCap DLC modul (teljes kapacitás: 150 kWh) az energia tárolására
• SIMATIC S7-1500 PLC a központi vezérléshez és felügyelethez

Teljesítményadatok:

• Energiamegtakarítás: 32%-os hálózati energiafogyasztás csökkenés (1200 MWh/hóról 816 MWh/hóra)
• Csúcsigénycsökkentés: 48%-kal alacsonyabb csúcsteljesítmény (650 kW-ról 338 kW-ra)
• A befektetés megtérülése: 18 hónapos megtérülési idő az energia- és keresleti díjak megtakarítása révén
• Gyártási megbízhatóság: 99,9%-os rendelkezésre állás még 3 áramszünet alatt is (egyenként 5-12 másodperc)

Miért válassza a Siemens VFD-t fémkovácsolási és bélyegzési igényeihez

A fémalakítási műveletek terén a Siemens VFD számos fő okból kiemelkedik:

• Bizonyított teljesítmény:A Siemens több mint 100 éves hajtástechnikai tapasztalattal rendelkezik a megbízhatóság terén a legkeményebb ipari környezetben is.
• Átfogó portfólió:A kis SINAMICS G120 meghajtóktól a könnyű sajtoláshoz a masszív PERFECT HARMONY közepes feszültségű{1}}meghajtókig a nehéz kovácsoláshoz, a Siemens minden alkalmazáshoz rendelkezik VFD-vel.
• Speciális funkciók:A beépített{0}}biztonsági funkciók, az energiaoptimalizáló eszközök és a Siemens PLC-rendszerekkel való egyszerű integráció egyszerűvé és hatékonysá teszik a megvalósítást.
• Globális támogatás:A Siemens a hét minden napján, 24 órában technikai támogatást és képzést biztosít, biztosítva ezzel, hogy VFD-rendszere maximális értéket nyújtson életciklusa során.

Következtetés

A Siemens VFD technológiája átalakítja a fémkovácsolási és -bélyegzési műveleteket a lendkerékhajtások optimalizálásával, a tengelykapcsoló/fék koordináció javításával és a fejlett energiatárolási megoldások lehetővé tételével. Az olyan mérhető előnyökkel, mint a 30-40%-os energiamegtakarítás, a 30-50%-kal alacsonyabb karbantartási költségek és a jobb alkatrészminőség, ezek a hajtások gyors megtérülést biztosítanak a befektetésen, miközben fenntarthatóbbá teszik a működést.

Ha a fémalakító iparban dolgozik, itt az ideje, hogy fontolja meg a Siemens VFD technológiára való frissítést. Akár egy meglévő lendkerekes rendszert szeretne optimalizálni, javítani a tengelykapcsoló/fék koordinációt, vagy a költségmegtakarítás érdekében energiatárolást szeretne megvalósítani, a Siemens megtalálja az Ön igényeinek megfelelő megoldást. Ne feledje, hogy a mai versenyképes gyártási környezetben a precíziós vezérlés és az energiahatékonyság nem csak az a jó, hogy-az{3}{3}{4}a sikerhez elengedhetetlen. És a Siemens VFD a kulcsa mindkettő elérésének.