Энергосберегающий ТПА

Когда слышишь ?энергосберегающий ТПА?, первое, что приходит в голову — это, наверное, сервопривод. Все о нем говорят, все его продают. Но если копнуть глубже в спецификации, оказывается, что под этой вывеской может скрываться что угодно: от действительно продуманной системы рекуперации до банального частотника на насосе, который дает экономию в лучшем случае 15-20%. И вот тут начинается самое интересное. Настоящая экономия начинается не с таблички на машине, а с понимания, куда именно уходит энергия в цикле литья под давлением. Часто вижу, как покупатели гонятся за низкой ценой ?энергосберегающей? машины, а потом годами переплачивают за электричество, потому что гидравлика не оптимизирована, система управления тупит, а насосы работают внапряг даже в режиме ожидания.

Сердце экономии: что скрывается за гидравликой

Вот смотрите. Основа любого энергосберегающего ТПА — это не модный интерфейс, а гидравлический контур. Если в нем стоят устаревшие шестеренные насосы с постоянным объемом, о какой серьезной экономии может идти речь? Они качают масло постоянно, независимо от того, нужно ли это в данный момент цикла. Потери на тепло — колоссальные. Поэтому сейчас вектор сместился в сторону насосов с регулируемым объемом и сервоприводных систем. Но и тут есть нюансы.

Возьмем, к примеру, компоненты от ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо). На их сайте vickshyd.ru видно, что они делают ставку на высоконапорные шестеренные насосы серии VG. Да, давление 40 МПа и 4000 об/мин — это серьезно для ответственных контуров. Но для истинно энергоэффективного ТПА, на мой взгляд, ключевыми становятся их пластинчатые насосы, особенно серии с пометкой ABT. Почему? Потому что пластинчатые насосы, особенно сервокласса, могут обеспечивать высокий КПД в широком диапазоне давлений и расходов. Они менее шумные и, что важно, могут быстро реагировать на изменение требований системы. Когда пресс-форма закрывается и нужно быстро создать давление впрыска, насос должен моментально выдать мощность, а не раскачиваться. Вот тут их серии V, VQ, V10 показывают себя хорошо. Но это не панацея.

Однажды сталкивался с ситуацией, когда на ТПА поставили якобы энергосберегающий сервоприводный насос, но сэкономили на системе управления. В результате алгоритм работы был настолько примитивным, что насос постоянно работал в режиме ?рывков?, пытаясь догнать заданные параметры. Экономия была, но мизерная, а износ компонентов ускорился. Вывод: гидравлика и управление должны быть спроектированы как единое целое. Нельзя взять хороший насос от Vicks, поставить его со старой контроллерной коробкой и ждать чуда.

Не только насосы: где еще теряются киловатты

Многие забывают про систему охлаждения гидравлического масла. Если масло перегревается, его вязкость падает, КПД всей гидросистемы снижается, насосы начинают работать с большей нагрузкой, чтобы компенсировать потери. Получается порочный круг: чтобы охладить масло, нужна энергия, а перегрев вызван неэффективной работой, которая требует больше энергии. Видел решения, где в контур энергосберегающего ТПА интегрировали теплообменники с рекуперацией тепла от масла для предварительного нагрева материала в бункере. Простое, но гениальное решение. Правда, окупается оно не на всех производствах, а только там, где циклы длинные или температура переработки материала высокая.

Еще один пожиратель энергии — это сами электродвигатели. Даже если насос эффективный, но он крутится мотором с низким КПД класса IE1, все преимущества сводятся на нет. Сейчас уже стандартом де-факто становятся моторы IE3 и выше. Но при выборе ТПА на это редко смотрят в первую очередь. Спрашиваешь: ?А какой мотор?? — в ответ пожимают плечами. А зря. Разница в потреблении может быть 5-8% на одной только этой составляющей.

И конечно, плунжерные насосы. Для высокоточного литья, где нужны сверхвысокие и стабильные давления впрыска, без них никуда. В ассортименте Викс есть ссылки на высококлассные серии A4VSO/A10VSO. Это уже тяжелая артиллерия. Их применение в контуре впрыска энергосберегающего ТПА оправдано, когда требуется максимальная точность и скорость отклика. Но их энергоэффективность сильно зависит от системы управления давлением. Если она не адаптивная, насос будет постоянно сбрасывать излишки давления через предохранительный клапан — чистые потери.

Опыт из цеха: когда теория сталкивается с практикой

Расскажу про один случай. Завод решил модернизировать парк старых ТПА, сделав их ?энергосберегающими?. Поставили сервоприводные насосы (не скажу, что именно от Викс, но аналогичного класса), перепрограммировали контроллеры. На испытаниях все было прекрасно: экономия по паспорту — до 60%. Запустили в работу. Через месяц звонок: ?Экономия всего 20%, что не так??. Приехал, стал смотреть. Оказалось, технологи для надежности (читай — из-за боязни недолива) выставили время выдержки под давлением и охлаждения с огромным запасом. Насос половину этого времени просто поддерживал давление в почти статичном режиме, а сервопривод не был заточен под такую работу оптимально. Пересмотрели техпроцессы, подкорректировали настройки — экономия вышла на расчетные 45-50%. Мораль: самая продвинутая аппаратура бесполезна без грамотной настройки под конкретный продукт и материал.

Другой аспект — надежность. Гонка за экономией иногда приводит к тому, что компоненты работают на пределе своих возможностей. Тот же высоконапорный насос серии VG от ООО Викс Интеллектуальное Оборудование рассчитан на тяжелые режимы, но если его постоянно держать у верхней границы давления в 40 МПа, ресурс сократится. Настоящий энергосберегающий ТПА должен не просто меньше потреблять, но и работать стабильно долгие годы. Иначе экономия на электричестве уйдет на ремонты.

Часто спрашивают: ?Можно ли сделать энергосберегающим старый ТПА??. Можно, но это не всегда рентабельно. Замена насосного агрегата, модернизация системы управления, возможно, замена клапанов — это большие вложения. Иногда проще и выгоднее продать старую машину и купить новую, изначально спроектированную с учетом энергоэффективности. Здесь как раз и важна комплексность: хороший гидравлический мотор серии NHM или FMB, правильно подобранный пластинчатый насос, умная система рекуперации — все это должно быть заложено в конструкцию.

Будущее: интеллектуальное оборудование и данные

Судя по названию компании ?Викс Интеллектуальное Оборудование?, тренд понятен. Следующий шаг — это не просто энергосберегающий ТПА, а интеллектуальная система, которая сама анализирует свой цикл, износ компонентов, качество сетевого напряжения и оптимизирует работу в реальном времени. Например, их сервопластинчатые насосы ABT — это шаг в эту сторону. Представьте, что насос ?понимает?, что следующее изделие будет с тонкой стенкой, и заранее готовит необходимый профиль давления и расхода, минимизируя пиковые нагрузки и холостой ход.

Уже сейчас некоторые продвинутые системы собирают данные по энергопотреблению на каждой фазе цикла. Это золотая жила для технолога. Можно увидеть, что фаза пластикации съедает неоправданно много из-за высокой вязкости материала, и скорректировать температуру. Или обнаружить, что время открытия формы завышено. Такая аналитика — это и есть путь к настоящей, а не бумажной экономии.

Но здесь есть ловушка. Производители компонентов, такие как Викс, предоставляют отличную ?железную? основу: надежные пластинчатые насосы/моторы серий T6/T7, полный спектр гидромоторов. Однако софт, алгоритмы, система предиктивной аналитики — это часто зона ответственности интегратора или производителя самого ТПА. И если там слабое звено, то все возможности ?интеллектуального оборудования? останутся нераскрытыми. Видел машины, которые могли бы экономить 70%, но из-за примитивного ПО не выжимали и половины.

Итоги без глянца

Так что же такое в итоге современный энергосберегающий ТПА? Это не волшебная черная коробка. Это комплекс: грамотно спроектированный гидравлический контур с правильно подобранными компонентами (будь то насосы VG для высокого давления или сервопластинчатые серии VQ для точного контроля), эффективные электродвигатели, умная система управления, которая не просто выполняет цикл, а оптимизирует его под меняющиеся условия, и — что очень важно — квалифицированный персонал, который понимает, как всем этим управлять.

Компании, которые, как ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо), предлагают широкий спектр компонентов — от шестеренных до плунжерных насосов A10VSO, — дают хороший конструкторам для сборки таких систем. Но конечный результат всегда зависит от системного подхода. Нельзя купить ?самый экономичный насос? и на этом успокоиться.

Лично для меня главный признак настоящей энергоэффективности — это когда после внедрения новых ТПА или модернизации старых, график нагрузки на подстанции завода становится ровнее, без тех диких пиков, которые были раньше в момент смыкания формы и впрыска. И счет за электричество, конечно. Все остальное — маркетинг. А чтобы добиться этого ровного графика, нужно думать головой, а не просто верить брошюрам. Проверено на практике, иногда горькой.