Частотні приводи Siemens у сфері кування та штампування металу: приводи маховика, координація зчеплення/гальма та накопичення енергії

Кування та штампування металу — важка робота, яка потребує точного контролю та великої потужності. Протягом багатьох років заводи шукали способи зробити ці процеси більш ефективними, надійними та-рентабельними. Приведіть Siemens VFD (частотно-регулюючі приводи),-що змінить правила керування промисловими двигунами. Ці інтелектуальні пристрої від Siemens перетворюють процеси обробки металу тиском у всьому світі, оптимізуючи приводи маховика, покращуючи координацію зчеплення/гальма та створюючи передові рішення для зберігання енергії. У цьому блозі ми дослідимо, як технологія частотно-частотного приводу Siemens забезпечує вимірні переваги в операціях кування та штампування металу з реальними-даними та практичними застосуваннями.

Чому VFD Siemens важливі для кування та штампування металу

Машини для кування та штампування металу мають витримувати надзвичайні зусилля-часто тисячі тонн-, зберігаючи при цьому точний контроль над швидкістю та положенням. Традиційні-системи з фіксованою швидкістю витрачають енергію, створюють механічне навантаження та обмежують робочу гнучкість. Технологія VFD Siemens вирішує ці проблеми:

• Регулювання швидкості двигуна відповідно до точних вимог процесу
• Зменшення споживання енергії до 70% порівняно з-системами з фіксованою швидкістю
• Подовження терміну служби обладнання за рахунок мінімізації механічних навантажень під час запуску
• Забезпечує точну координацію між компонентами машини, такими як маховики, зчеплення та гальма

Моделі Siemens VFD, такі як SINAMICS S150 і SINAMICS PERFECT HARMONY, спеціально розроблені для важких -застосувань, забезпечуючи надійну роботу навіть у найсуворіших промислових середовищах. Ці приводи можуть працювати з номінальною потужністю від малих двигунів потужністю 0,05 кВт до потужних систем потужністю 85 МВт, що робить їх придатними для будь-якого обладнання, від невеликих штампувальних пресів до великих ковальських молотів.

ЧРП Siemens для приводів маховика при обробці металу тиском

Маховики необхідні для кування та штампування металу, накопичуючи кінетичну енергію для забезпечення високої потужності, необхідної для операцій формування. Однак у традиційних махових систем є обмеження: вони неефективні, їх важко контролювати та спричиняють стрибки попиту на потужність. Технологія VFD Siemens революціонізує системи приводу маховика, додаючи можливості інтелектуального керування та оптимізації енергії.

Як VFD Siemens оптимізує продуктивність маховика

ЧРП Siemens, підключений до системи приводу маховика, не просто контролює швидкість-він змінює спосіб зберігання та використання енергії:

1. Динамічне регулювання швидкості:На відміну від систем-фіксованої швидкості, VFD Siemens дозволяє операторам регулювати швидкість маховика в реальному часі залежно від типу матеріалу, товщини та вимог до формування. Наприклад, 300-тонний штампувальний прес із частотним приводом Siemens може зменшити швидкість маховика на 20% при роботі з більш тонкими матеріалами (нержавіюча сталь 304 1,2 мм), скорочуючи споживання енергії на 35%, зберігаючи якість.
2. Плавна передача енергії:Привід забезпечує поступове прискорення та уповільнення маховика, зменшуючи механічне навантаження на шестерні та підшипники до 40% порівняно з прямим-он-запуском від мережі. Це подовжує термін служби обладнання та скорочує витрати на обслуговування приблизно на 25% щорічно.
3. Точний контроль крутного моменту:ЧРП Siemens забезпечує точний вихід крутного моменту, дозволяючи маховикам забезпечувати постійну потужність формування навіть під час змін навантаження. Під час нещодавнього випробування на європейському ковальському заводі система маховика, керована VFD-Siemens, підтримувала крутний момент у межах ±2% від заданого значення, покращуючи стабільність якості деталей на 30%.

Реальне-світове випробування: привід маховика VFD Siemens в автомобільній кованні

Давайте подивимося на детальне випробування, проведене великим виробником автомобільних запчастин у Німеччині, зосереджене на 500-тонному ковальському пресі з модернізацією традиційної системи з фіксованою-швидкістю до приводу маховика з частотним приводом Siemens (модель SINAMICS S150):

Налаштування тесту:

• Машина: 500-тонний прес гарячого кування для виробництва колінчастого вала
• Матеріал: заготовки з легованої сталі 4140 (діаметр 120 мм, довжина 300 мм)
• Стара система: прямий-on-стартер із механічним керуванням швидкістю
• Нова система: Siemens VFD SINAMICS S150 (400 кВт) з пакетом програм SimaPress
• Тривалість тесту: 8 тижнів (4 тижні зі старою системою, 4 тижні з новою системою)

Процес тестування:

1. Базові вимірювання: споживання електроенергії, тривалість циклу, якість деталей і проблеми з обслуговуванням реєструвалися протягом 4 тижнів зі старою системою.
2. Встановлення: VFD Siemens був інтегрований з існуючим двигуном маховика, підключений до контролера SIMATIC S7-1500 і запрограмований із спеціальними параметрами кування.
3. Оптимізація: привід було точно-налаштовано відповідно до конкретного процесу кування, зокрема встановлено рамки прискорення/уповільнення та обмеження крутного моменту.
4. Збір даних: ті самі показники реєструвалися протягом 4 тижнів за допомогою нової системи VFD Siemens.

Результати тестування:

Координація зчеплення/гальма з VFD Siemens

У штампувальних і ковальських машинах системи зчеплення та гальма керують рухом штока (деталі, яка притискає метал). Погана координація між цими компонентами викликає такі проблеми, як:

• Проблеми з якістю деталей через невідповідні положення зупинки
• Підвищений механічний знос від "гальмівного опору"
• Ризики для безпеки через несподівані рухи
• Втрата енергії від неефективної роботи

Технологія VFD Siemens вирішує ці проблеми, забезпечуючи точне, синхронізоване керування системами зчеплення та гальма, створюючи безперебійну роботу, яка покращує продуктивність і безпеку.

Ключові переваги координації зчеплення/гальма VFD Siemens

1. Ідеальна синхронізація:VFD Siemens координує вмикання зчеплення та відпускання гальм із точністю до мілісекунд (час відгуку < 10 мс), усуваючи «гальмівний опір» і зменшуючи-пов’язане з тертям знос на 45%. Це критично для операцій, що вимагають високої частоти циклів (понад 100 ударів на хвилину).
2. Плавний рух Ram:Контролюючи швидкість двигуна під час замикання зчеплення, привід зменшує механічний удар на 60%, подовжуючи термін служби рам пресів і наборів матриць. Штампувальна фабрика в Огайо повідомила про 30% зниження витрат на заміну штампа після встановлення системи керування зчепленням/гальмом Siemens VFD.
3. Регульовані позиції зупинки:Оператори можуть програмувати точні точки зупинки для різних деталей, підвищуючи точність деталей на ±0,05 мм порівняно з традиційними системами. Це особливо цінно для складних штампувань, таких як панелі кузова автомобіля.
4. Енергозбереження:Скоординована робота зчеплення/гальма зменшує втрати енергії під час зміни напрямку, скорочуючи загальне споживання енергії преса додатково на 15-20% понад те, що досягається лише за допомогою контролю швидкості.

Приклад: Siemens VFD зчеплення/гальмівна система в автомобільному штампуванні

Великий американський виробник автомобілів із заводом у Мічигані модернізував 12 пресів для штампування на системи зчеплення/гальма з керуванням VFD-Siemens (модель SINAMICS G120). Ось що вони знайшли:

1. налаштування:1200-тонний транспортний прес для виготовлення дверних панелей і крил
2. Завдання:Невідповідна якість деталей через погану синхронізацію зчеплення/гальма, що призводить до 8% браку
3. рішення:Встановіть ЧРП Siemens із вбудованим модулем керування зчепленням/гальмом, підключеним до ПЛК SIMATIC S7-1200
4. Результати:

Коефіцієнт браку впав з 8% до 1,2% (85% покращення)

Час циклу збільшено на 12% (з 8 до 9 ударів на хвилину) без додаткового використання енергії

Витрати на технічне обслуговування зчеплень і гальм скорочуються на 40% щорічно

Покращена безпека оператора завдяки зменшенню випадків «ненавмисного руху».

Рішення для зберігання енергії з VFD Siemens у обробці металу тиском

Кування та штампування металу є-енергоємними операціями з високим піковим споживанням електроенергії, що може призвести до:

• Вищі витрати на електроенергію (через плату за попит)
• Навантаження на місцеві електромережі
• Перебої у виробництві під час перепадів потужності
• Витрачена енергія під час гальмування та уповільнення

Технологія VFD Siemens вирішує ці проблеми, створюючи передові рішення для зберігання енергії, які збирають, зберігають і повторно використовують енергію в системі, зменшуючи залежність від електромережі та скорочуючи витрати.

Як VFD Siemens забезпечують накопичення енергії в металообробці

1. Рекуперативне гальмування:ЧРП Siemens вловлює енергію, що утворюється під час гальмування преса (яка інакше витрачалася б у вигляді тепла), і повертає її в систему накопичення енергії (батареї або ультраконденсатори). Цю відновлену енергію можна повторно використати для наступного циклу, зменшуючи споживання енергії мережею на 25-35%.
2. Керування піковим навантаженням:Накопичувач працює з накопичувачем енергії, щоб обмежити пікове споживання електроенергії, уникаючи дорогих витрат, які можуть становити 30% рахунків за електроенергію у важкій промисловості. ЧРП Siemens із накопичувачем енергії може зменшити пікове споживання до 50% під час високо-інтенсивних операцій.
3. Захист від відключення електроенергії:У разі короткочасних перебоїв з електропостачанням накопичена енергія забезпечує роботу критично важливих систем, запобігаючи втратам виробництва та дорогим простоям. VFD Siemens може підтримувати роботу протягом 10-60 секунд під час відключень, залежно від ємності накопичувача енергії.

Siemens VFD і UltraCap Energy Storage на японському штамповому заводі

Штампувальний завод в Осаці, Японія, який спеціалізується на компонентах електроприладів, встановив частотно-регулювальний привод Siemens (SINAMICS S120) з модулями зберігання енергії Siemens UltraCap, щоб вирішити проблеми з високими витратами на енергію та якістю електроенергії. Ось детальна реалізація:

Конфігурація системи:

• 4 преси для штампування (200-300 тонн кожен)
• Siemens VFD SINAMICS S120 із зв’язком ланцюга постійного струму для розподілу енергії між пресами
• 3 модуля UltraCap DLC (загальна ємність: 150 кВт/год) для зберігання енергії
• SIMATIC S7-1500 PLC для централізованого управління та моніторингу

Дані продуктивності:

• Економія енергії: 32% зниження споживання електроенергії мережею (з 1200 МВт-год/місяць до 816 МВт-год/місяць)
• Зменшення пікового попиту: на 48% нижча пікова потужність (з 650 кВт до 338 кВт)
• Окупність інвестицій: 18-місячний період окупності за рахунок економії електроенергії та споживання
• Надійність виробництва: 99,9% безвідмовної роботи зберігається навіть під час 3 відключень електроенергії (5-12 секунд кожне)

Чому варто обрати Siemens VFD для кування та штампування металу

Що стосується обробки металу тиском, VFD Siemens виділяється кількома ключовими причинами:

• Перевірена ефективність:Завдяки більш ніж 100-річному досвіду роботи з приводними технологіями Siemens має досвід надійності в найважчих промислових умовах.
• Комплексне портфоліо:Від невеликих приводів SINAMICS G120 для легкого штампування до масивних приводів середньої-напруги PERFECT HARMONY для важкого кування, у Siemens є ЧРП для будь-якого застосування.
• Розширені функції:Вбудовані-функції безпеки, інструменти оптимізації енергоспоживання та легка інтеграція з системами ПЛК Siemens роблять впровадження простим і ефективним.
• Глобальна підтримка:Siemens надає цілодобову технічну підтримку та навчання, гарантуючи максимальну ефективність вашої VFD системи протягом усього життєвого циклу.

Висновок

Технологія VFD від Siemens трансформує операції кування та штампування металу шляхом оптимізації приводів маховика, покращення координації зчеплення/гальма та створення передових рішень для зберігання енергії. Завдяки вимірним перевагам, таким як економія енергії на 30-40%, зниження витрат на технічне обслуговування на 30-50% і покращена якість деталей, ці приводи забезпечують швидке повернення інвестицій, роблячи роботу більш стійкою.

Якщо ви займаєтеся обробкою металу тиском, саме час подумати про оновлення до технології VFD Siemens. Незалежно від того, чи хочете ви оптимізувати наявну систему маховика, покращити координацію зчеплення/гальма чи запровадити накопичення енергії для економії коштів, у Siemens є рішення, яке задовольнить ваші потреби. Пам’ятайте, що в сучасному конкурентному виробничому середовищі точне керування та енергоефективність не просто приємні----вони необхідні для успіху. А VFD Siemens є вашим ключем до досягнення обох.