VFD на Siemens в коване и щамповане на метали: задвижвания на маховика, координация на съединител/спирачка и съхранение на енергия

Коването и щамповането на метали са трудни задачи, които изискват прецизен контрол и много мощност. Години наред фабриките търсят начини да направят тези процеси по-ефективни, надеждни и-рентабилни. Въведете Siemens VFD (задвижвания с променлива честота), промяната-на играта в индустриалното управление на двигатели. Тези интелигентни устройства от Siemens трансформират операциите по формоване на метал в световен мащаб чрез оптимизиране на задвижванията на маховика, подобряване на координацията на съединител/спирачка и позволяване на усъвършенствани решения за съхранение на енергия. В този блог ще проучим как VFD технологията на Siemens осигурява измерими ползи в операциите по коване и щамповане на метали, с реални-данни и практически приложения.

Защо VFD на Siemens имат значение при коването и щамповането на метали

Машините за коване и щамповане на метал трябва да се справят с екстремни сили-често хиляди тонове-като същевременно поддържат прецизен контрол върху скоростта и позицията. Традиционните системи с фиксирана-скорост губят енергия, създават механично напрежение и ограничават оперативната гъвкавост. VFD технологията на Siemens решава тези предизвикателства чрез:

• Регулиране на скоростта на двигателя, за да отговаря на точните изисквания на процеса
• Намаляване на консумацията на енергия с до 70% в сравнение със системите с-фиксирана скорост
• Удължаване на живота на оборудването чрез минимизиране на механичния стрес по време на стартиране
• Позволява прецизна координация между компонентите на машината като маховици, съединители и спирачки

VFD моделите на Siemens като SINAMICS S150 и SINAMICS PERFECT HARMONY са специално проектирани за тежки-приложения, като осигуряват надеждна работа дори в най-суровите индустриални среди. Тези задвижвания могат да се справят с номинална мощност от малки двигатели с мощност 0,05 kW до масивни системи с мощност 85 MW, което ги прави подходящи за всичко - от малки преси за щамповане до големи ковашки чукове.

VFD на Siemens за задвижвания с маховик при обработка на метали

Маховиците са от съществено значение при коването и щамповането на метали, като съхраняват кинетична енергия, за да доставят високата мощност, необходима за операциите по формоване. Традиционните системи с маховик обаче имат ограничения: те са неефективни, трудни за контролиране и причиняват пикове на потреблението на мощност. VFD технологията на Siemens революционизира системите за задвижване на маховика чрез добавяне на интелигентно управление и възможности за оптимизиране на енергията.

Как VFD на Siemens оптимизират производителността на маховика

VFD на Siemens, свързан към задвижваща система с маховик, прави повече от просто управление на скоростта-той трансформира начина, по който се съхранява и използва енергията:

1. Динамично регулиране на скоростта:За разлика от системите с-фиксирана скорост, VFD на Siemens позволява на операторите да регулират скоростта на маховика в реално време въз основа на вида на материала, дебелината и изискванията за формоване. Например, 300-тонна преса за щамповане, използваща VFD на Siemens, може да намали скоростта на маховика с 20% при работа с по-тънки материали (1,2 mm 304 неръждаема стомана), намалявайки потреблението на енергия с 35%, като същевременно поддържа качеството.
2. Плавен трансфер на енергия:Задвижването осигурява постепенно ускоряване и забавяне на маховика, намалявайки механичното напрежение върху зъбните колела и лагерите с до 40% в сравнение с директното-on-стартиране. Това удължава живота на оборудването и намалява разходите за поддръжка с приблизително 25% годишно.
3. Прецизен контрол на въртящия момент:VFD на Siemens осигурява точен изходен въртящ момент, позволявайки на маховите колела да осигурят постоянна мощност на формоване дори при промени в натоварването. При скорошен тест в европейски завод за коване, система с маховик с VFD-на Siemens поддържаше въртящ момент в рамките на ±2% от заданието, подобрявайки постоянството на качеството на частта с 30%.

Реален-световен тест: VFD задвижване на маховика на Siemens в автомобилното коване

Нека да разгледаме подробен тест, проведен от голям производител на автомобилни части в Германия, фокусиран върху 500-тона ковашка преса, модернизирана от традиционна система с фиксирана-скорост до задвижване на маховика с VFD-контрол на Siemens (модел SINAMICS S150):

Настройка на теста:

• Машина: 500-тонна преса за горещо коване за производство на колянов вал
• Материал: заготовки от легирана стомана 4140 (120 mm диаметър, 300 mm дължина)
• Стара система: Директен-on-стартер с механичен контрол на скоростта
• Нова система: Siemens VFD SINAMICS S150 (400 kW) с пакет приложения SimaPress
• Продължителност на теста: 8 седмици (4 седмици със стара система, 4 седмици с нова система)

Процес на тестване:

1. Базови измервания: Консумация на енергия, време на цикъл, качество на частите и проблеми с поддръжката бяха записани за 4 седмици със старата система.
2. Монтаж: VFD на Siemens беше интегриран със съществуващия двигател с маховик, свързан към контролера SIMATIC S7-1500 и програмиран с персонализирани параметри за коване.
3. Оптимизация: Задвижването беше фино-настроено, за да съответства на конкретния процес на коване, включително задаване на рампи за ускорение/забавяне и ограничения на въртящия момент.
4. Събиране на данни: Същите показатели бяха записани в продължение на 4 седмици с новата VFD система на Siemens.

Резултати от теста:

Координация на съединител/спирачка с VFD на Siemens

В машините за щамповане и коване на метали, съединителните и спирачните системи контролират движението на буталата (частта, която притиска метала). Лошата координация между тези компоненти причинява проблеми като:

• Проблеми с качеството на частта поради непоследователни позиции на спиране
• Повишено механично износване от "спиране на спирачките"
• Рискове за безопасността от неочаквани движения
• Загуба на енергия от неефективна работа

VFD технологията на Siemens решава тези проблеми, като осигурява прецизно, синхронизирано управление на системите на съединителя и спирачката, създавайки безпроблемна работа, която подобрява производителността и безопасността.

Основни предимства на координацията на съединител/спирачка на VFD на Siemens

1. Перфектна синхронизация:VFD на Siemens координира включването на съединителя и освобождаването на спирачката с точност до милисекунди (време за реакция < 10ms), елиминирайки „съпротивлението на спирачките“ и намалявайки износването,-свързано с триене, с 45%. Това е критично за операции, изискващи високи честоти на цикъла (над 100 удара в минута).
2. Плавно движение на Ram:Чрез контролиране на скоростта на двигателя по време на зацепване на съединителя, задвижването намалява механичния удар с 60%, удължавайки живота на пресовите рамки и матрици. Завод за щамповане в Охайо отчете 30% намаление на разходите за подмяна на матрици след инсталиране на Siemens VFD контрол на съединителя/спирачката.
3. Регулируеми позиции за спиране:Операторите могат да програмират точни точки на спиране за различни части, подобрявайки точността на частите с ±0,05 mm в сравнение с традиционните системи. Това е особено ценно за сложни щамповани като панели на каросерията на автомобили.
4. Икономия на енергия:Координираната работа на съединителя/спирачката намалява загубата на енергия по време на смяна на посоката, намалявайки общото потребление на енергия при натискане с допълнителни 15-20% над това, което се постига само чрез контрол на скоростта.

Казус от практиката: VFD съединител/спирачна система на Siemens в автомобилното щамповане

Голям автомобилен производител в САЩ със завод в Мичиган обнови 12 преси за щамповане до Siemens VFD-контролирани съединител/спирачни системи (модел SINAMICS G120). Ето какво откриха:

1. Настройка:1200-тонни трансферни преси за производство на панели за врати и калници
2. Предизвикателство:Непостоянно качество на частта поради лоша синхронизация на съединителя/спирачката, което води до 8% процент на скрап
3. Решение:Инсталирайте Siemens VFD с интегриран модул за управление на съединител/спирачка, свързан към SIMATIC S7-1200 PLC
4. Резултати:

Степента на скрап спадна от 8% на 1,2% (85% подобрение)

Времето на цикъла е увеличено с 12% (от 8 на 9 удара в минута) без допълнителна консумация на енергия

Разходите за поддръжка на съединители и спирачки намаляват с 40% годишно

Безопасността на оператора е подобрена с намалени инциденти с „нежелано движение“.

Решения за съхранение на енергия с VFD на Siemens в металообработването

Коването и щамповането на метали са енергоемки-операции с високи изисквания за пикова мощност, което може да доведе до:

• По-високи разходи за електроенергия (поради такси за търсене)
• Натоварване на местните електрически мрежи
• Прекъсвания на производството по време на колебания в мощността
• Загубена енергия по време на спиране и забавяне

VFD технологията на Siemens се справя с тези проблеми, като позволява усъвършенствани решения за съхранение на енергия, които улавят, съхраняват и използват повторно енергия в рамките на системата, намалявайки зависимостта от мрежовата мощност и намалявайки разходите.

Как VFD на Siemens позволяват съхранение на енергия в металообработката

1. Регенеративно спиране:VFD на Siemens улавя енергията, генерирана по време на пресата (която иначе би била изразходвана като топлина) и я подава обратно в система за съхранение на енергия (батерии или ултракондензатори). Тази възстановена енергия може да се използва повторно за следващия цикъл, намалявайки консумацията на енергия от мрежата с 25-35%.
2. Управление на пиково натоварване:Устройството работи със съхранение на енергия, за да ограничи пиковото потребление на енергия, като избягва скъпите такси за потребление, които могат да съставляват 30% от сметките за електроенергия в тежката промишленост. VFD на Siemens със съхранение на енергия може да намали пиковото потребление с до 50% по време на високо-интензивни операции.
3. Защита при прекъсване на захранването:В случай на кратки прекъсвания на електрозахранването, съхранената енергия поддържа работата на критичните системи, предотвратявайки производствени загуби и скъпи престои. VFD на Siemens може да поддържа работа за 10-60 секунди по време на прекъсвания, в зависимост от капацитета за съхранение на енергия.

Siemens VFD и UltraCap Energy Storage в японски завод за щамповане

Завод за щамповане в Осака, Япония, специализиран в компоненти за електрически уреди, инсталира VFD на Siemens (SINAMICS S120) с модули за съхранение на енергия Siemens UltraCap, за да се справи с високите разходи за енергия и проблеми с качеството на захранването. Ето подробното изпълнение:

Системна конфигурация:

• 4 преси за щамповане (200-300 тона всяка)
• Siemens VFD SINAMICS S120 с DC свързване за споделяне на енергия между пресите
• 3 UltraCap DLC модула (общ капацитет: 150 kWh) за съхранение на енергия
• SIMATIC S7-1500 PLC за централизирано управление и наблюдение

Данни за ефективността:

• Икономия на енергия: 32% намаление на потреблението на енергия от мрежата (от 1200 MWh/месец до 816 MWh/месец)
• Намаляване на пиковото потребление: 48% по-ниска пикова мощност (от 650 kW до 338 kW)
• Възвръщаемост на инвестицията: 18-месечен период на изплащане чрез спестяване на енергия и потребление
• Надеждност на производството: 99,9% време на работа, поддържано дори при 3 прекъсвания на захранването (5-12 секунди всяко)

Защо да изберете Siemens VFD за вашите нужди от коване и щамповане на метал

Що се отнася до операциите по формоване на метал, Siemens VFD се откроява по няколко ключови причини:

• Доказана производителност:С над 100 години опит в задвижващите технологии, Siemens има опит в надеждността в най-трудните индустриални среди.
• Изчерпателно портфолио:От малки задвижвания SINAMICS G120 за леко щамповане до масивни задвижвания със средно-напрежение PERFECT HARMONY за тежко коване, Siemens има VFD за всяко приложение.
• Разширени функции:Вградените -функции за безопасност, инструментите за оптимизиране на енергията и лесната интеграция с PLC системи на Siemens правят внедряването лесно и ефективно.
• Глобална поддръжка:Siemens осигурява 24/7 техническа поддръжка и обучение, гарантирайки, че вашата VFD система предоставя максимална стойност през целия си жизнен цикъл.

Заключение

VFD технологията на Siemens трансформира операциите по коване и щамповане на метал чрез оптимизиране на задвижванията на маховика, подобряване на координацията на съединителя/спирачката и позволяване на усъвършенствани решения за съхранение на енергия. С измерими предимства като 30-40% икономия на енергия, 30-50% намалени разходи за поддръжка и подобрено качество на частите, тези задвижвания осигуряват бърза възвръщаемост на инвестицията, като същевременно правят операциите по-устойчиви.

Ако сте в индустрията за обработка на метали, сега е моментът да обмислите надграждане до VFD технологията на Siemens. Независимо дали търсите да оптимизирате съществуваща система с маховик, да подобрите координацията на съединителя/спирачката или да внедрите съхранение на енергия за спестяване на разходи, Siemens има решението, което да отговори на вашите нужди. Не забравяйте, че в днешния конкурентен производствен пейзаж прецизният контрол и енергийната ефективност не са просто приятни--да ги има-те са от съществено значение за успеха. А VFD на Siemens е вашият ключ към постигането и на двете.