Producenci maszyn typu OEM tradycyjnie projektują swoje maszyny i urządzenia pneumatyczne dla ciśnienia roboczego 7 bar. Jednakże, redukując to ciśnienie do 4 bar, wiem z doświadczenia, że użytkownicy końcowi mogą obniżyć koszty energii nawet o 29% w niektórych przypadkach, tworząc silną Wyjątkowa Propozycję Sprzedaży (ang. Unique Selling Proposition) dla OEM. Aby pomóc w osiągnięciu tak pożądanego rezultatu, coraz więcej producentów OEM współpracuje z naszym zespołem ekspertów w SMC, którzy mogą zaoferować zarówno know-how, jak i produkty, aby przekształcić tę koncepcję w rzeczywistość.
Roy Schep, Menadżer ds. Efektywności Energetycznej, SMC Niderlandy
STYCZEŃ 2022
Przejście na standardowe ciśnienie robocze wynoszące 4 bary ma już miejsce w niektórych dużych firmach produkcyjnych. Chociaż nie jest to jeszcze powszechne rozwiązanie, wierzymy, że stanie się ono standardową praktyką w niedalekiej przyszłości, w miarę zaostrzania przepisów i rosnącego nacisku opinii publicznej na bardziej energooszczędny przemysł.
Mając to na uwadze, producenci maszyn OEM muszą zacząć przygotowywać się na krajobraz z 4 barami. Dokonując przejścia już teraz, mogą stać się pionierami w branży, nie tylko pomagając w zdobyciu większego udziału w szybko rozwijającym się rynku, ale także znacząco poprawiając swój wizerunek biznesowy. Oczywiście, chociaż zadanie to może na początku wydawać się trudne, współpraca z właściwym partnerem technologicznym może pomóc w zapewnieniu bezbolesnego przejścia.
Chociaż zdecydowana większość elementów maszyn będzie nadal działać przy ciśnieniu 4 bar, powinniśmy oczywiście uważnie obserwować niektóre z nich, aby upewnić się, że działają zgodnie z przeznaczeniem.
Siłowniki: Krok naprzód
Projektując maszynę od podstaw, warto zacząć od komponentów, które wykonują pracę: siłowników. Ogólnie rzecz ujmując, są to elementy, które przy niższym ciśnieniu mogą nie działać najlepiej, a czasem wcale.
Kluczowe są tu dwa parametry: siła i prędkość. Z mojego doświadczenia wynika, że siłowniki w większości zastosowań poziomych pracują przy niższym ciśnieniu zasilania, ponieważ ich działanie opiera się głównie na pokonaniu tarcia, a nie na generowaniu siły W związku z tym siłowniki przeznaczone do zastosowań poziomych zwykle muszą pracować z określoną prędkością.
W przypadku zastosowań pionowych sytuacja może być jednak inna, ponieważ ciśnienie w siłowniku musi pokonać także siłę obciążenia. W takich zastosowaniach ciśnienie w siłowniku musi być wyższe, aby pokonać siłę obciążenia. Zmniejszenie ciśnienia do 4 barów w zastosowaniach pionowych może wymagać użycia siłownika o większej średnicy, aby zapewnić wymaganą siłę. Jeśli zastosowanie większej średnicy nie jest możliwe ze względu na brak miejsca, nasze wzmacniacze ciśnienia serii VBA mogą zapewnić wymagany poziom ciśnienia w tej lokalnej części aplikacji bez konieczności zwiększania ciśnienia w linii głównej, co umożliwia wykorzystanie istniejącej wielkości siłownika.
W obu przypadkach proste obliczenie może wskazać teoretyczną siłę siłownika: F= P x A, gdzie F to siła wyrażona w niutonach, "P" to ciśnienie wyrażone w barach, gdzie "A" to efektywna powierzchnia tłoka siłownika wyrażona w cm2. Warto zauważyć, że jeśli praca przy ciśnieniu 4 barów wymaga zastosowania większej średnicy, oszczędność w zużyciu powietrza zrównoważy dodatkowe koszty.
Wyzwaniem może być jednak kwestia przestrzeni. Co zrobić, jeśli siłownik o większej średnicy nie zmieści się fizycznie w wyznaczonej przestrzeni konstrukcyjnej? W takiej sytuacji konieczne jest wybranie dostawcy, który może dostarczyć kompaktowe i lekkie rozwiązania siłowników. Firma SMC oferuje bardziej kompaktowe siłowniki niż jej konkurenci. Produkty te charakteryzują się również niższym minimalnym ciśnieniem roboczym i wieloma rozwiązaniami oszczędzającymi energię.
Inną opcją jest zastosowanie innej technologii, np. siłownika o zdwojonej sile. Również w tym przypadku skorzystanie z wiedzy renomowanego dostawcy pneumatyki okaże się pomocne przy wyborze optymalnego rozwiązania.
Zawory: Obejmują kontrolę
Tak naprawdę to nie wysokie lub niskie ciśnienie steruje prędkością siłownika, ale przepływ powietrza, który do niego dociera. Jeśli potrzebna jest wyższa prędkość, to wielkość zaworu jest tu kluczowa. Mając zdefiniowaną średnicę tłoka siłownika i potrzebną siłę, można dobrać odpowiednią wielkość zaworu. Oferujemy zawory rozdzielające i procesowe o najniższym poborze mocy, co czyni je idealnymi do stosowania przy ciśnieniu 4 bar.
Dysze nadmuchowe i generatory podciśnienia
Jeśli chodzi o dysze nadmuchowe i generatory podciśnienia, wyższe ciśnienie zasilania nie oznacza wyższej wydajności, a wręcz przeciwnie, oznacza często brak efektywności działania. Zastosowanie dysz wysoko wydajnych może zmaksymalizować efektywność nadmuchu powietrza dzięki bardziej skoncentrowanemu uderzeniu. Rzeczywiście, zgodnie z efektem Bernoulliego, można poprawić siłę uderzenia powietrza nawet o 10%.
Ostatnio widzieliśmy to w akcji u klienta produkującego płynne detergenty. Maszyna do rozformowywania butelek tej firmy mieściła 25 dysz powietrznych konkurencyjnej firmy, co kosztowało klienta 22 441 € rocznego zużycia powietrza. Po przeprowadzeniu analizy aplikacji zaleciliśmy klientowi zastosowanie naszych wysokowydajnych dysz. Produkty te mogły zapewnić taką samą wydajność nadmuchu (przepływ i siłę uderzenia), ale przy mniejszej średnicy dyszy — co pozwoliło na uzyskanie niższego ciśnienia wlotowego. Zmniejszone zużycie powietrza przyniosło oszczędności w wysokości 6.183 € rocznie, zapewniając amortyzację w ciągu zaledwie 1,6 miesiąca. Przeprowadzenie tego samego procesu wymiany na sześciu kolejnych liniach przyniosło całkowite roczne oszczędności w wysokości 37 098 €.
Zdecydowane przywiązanie firmy SMC do ciśnienia 4 bar jest również widoczne w przypadku naszych generatorów podciśnienia, które rzeczywiście działają najlepiej (z maksymalną swoją wydajnością), gdy stosowane jest niskie ciśnienie robocze. Przy ciśnieniu 4 bar zapewniają odpowiednią wartość podciśnienia niezbędnego do bezpiecznego utrzymania elementu lub produktu. Powyżej tej wartości ciśnienia zasilania powietrze (i pieniądze) są po prostu marnowane, a generatory podciśnienia tracą swoją wydajność. Zwiększając ciśnienie zasilania, nie uzyskuje się większej wartości podciśnienia ani prędkości działania, lecz jedynie większą swoją nieefektywność działania.
Regulacja w celu akumulacji
Ponieważ zawory regulacyjne obsługują ciśnienie w punkcie pracy, mogą być dobrymi współpracownikami na drodze do osiągnięcia ciśnienia 4 barów, głównie dlatego, że możemy je wykorzystać do jeszcze większego obniżenia ciśnienia w wybranych punktach, w których jest to możliwe. Może to obejmować nadmuch powietrza lub zastosowania podciśnienia, zapewniając maszynie jeszcze większą wydajność energetyczną. Każdy niewielki element pomaga.
Monitorowanie ciśnienia
Chociaż przekaźnik ciśnienia nie odgrywa bezpośredniej roli w koncepcji 4 barów, może okazać się korzystny w dłuższej perspektywie. Na przykład, projektując maszynę dla 4 barów, należy monitorować ciśnienie, ponieważ margines jest niewielki. W pierwszej kolejności monitorowanie ciśnienia działa jako środek kontroli dla maszyny, aby otrzymać 4 bary, których potrzebuje. Po drugie, przekaźnik ciśnienia mogą monitorować ciśnienie powietrza i identyfikować wszelkie straty z nim związane. Strata ciśnienia to coś, na co żadna maszyna nie może sobie na to pozwolić, zwłaszcza przy ciśnieniu 4 bar.
Przyszłość 4 barów
Producenci OEM powinni zaproponować, aby użytkownicy końcowi przyjęli maszyny, które działają przy 4 barach, aby pozostać konkurencyjnymi. Aby przyspieszyć realizację projektu, który obejmuje zaprojektowanie maszyny dla tego ciśnienia roboczego, zespół ekspertów SMC może dostarczyć optymalny wynik zarówno dla producentów OEM, jak i użytkowników końcowych. Dzięki wczesnemu zaangażowaniu w projekt możemy zapewnić prawidłowe wymiarowanie każdego komponentu pneumatycznego i zagwarantować, że zużywa on mniej energii bez obniżania wydajności maszyny. Ponadto możemy dostarczyć rozwiązania o minimalnym wpływie na miejsce montażu lub ich połączenie, unikając w ten sposób niepotrzebnego czasu i kosztów związanych z przeprojektowaniem urządzenia. Takie podejście jest również korzystne dla projektów modernizacyjnych.
