Ⅲ . Dual-Servo-Antriebssystem
1. Systemkomponenten: Dieses fortschrittliche System, das speziell für den kontinuierlichen Antrieb von Pressstahlbändern entwickelt wurde, besteht hauptsächlich aus:
1.1 Zwei hochdynamische Servomotoren: Antrieb der oberen und unteren Stahlbänder der kontinuierlichen Presse unabhängig voneinander. Servomotoren bieten eine überragende Genauigkeit der Drehmomentregelung, Drehzahlregelung und eine extrem schnelle dynamische Reaktion (im Millisekundenbereich).
![Siemens-Motor für MINGHUNG PB MDF OSB kontinuierliche Bandpresse]( "Siemens Motor for MINGHUNG PB MDF OSB Continuous Belt Press")
1.2 Zwei hochpräzise Servoantriebe: Empfangen Sie Geschwindigkeits-/Drehmomentbefehle vom Hauptsteuerungssystem der Presse und geben Sie Echtzeit-Feedback zum Motorstatus (Position, Geschwindigkeit, Drehmoment, Temperatur). Antriebe verfügen über fortschrittliche Bewegungssteuerungsalgorithmen.
1.3 Servopumpen-Steuereinheiten (Schlüsselinnovation): Dies ist der Kern, der erhebliche Energieeinsparungen ermöglicht. Das herkömmliche zentralisierte Hydraulikaggregat (HPU) (mit Asynchronmotoren, die Pumpen mit fester oder variabler Verdrängung antreiben, um alle Zonenzylinder mit Öl zu versorgen) wird vollständig ersetzt. Stattdessen:
1.3.1 Jede Plattenzone (oder eine kleine Gruppe von Zonen) ist mit einem unabhängigen Servomotor mit geringer Leistung ausgestattet.
1.3.2 Jeder Servomotor treibt direkt eine hochpräzise Hydraulikpumpe mit kleinem Hubraum an (z. B. Innenzahnradpumpe oder Kolbenpumpe).
1.3.3 Diese Servopumpeneinheit versorgt den entsprechenden Zylinder (oder mehrere) direkt mit Hydraulikleistung und bildet so einen unabhängigen Hydraulikkreislauf mit geschlossenem oder offenem Kreislauf.
1.4 Intelligentes Steuerungssystem: Die Hauptpressen-SPS, Servoantriebe, Servopumpeneinheiten und alle Druck-/Positionssensoren bilden ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetzwerk. Das System sammelt kontinuierlich Daten (Bandgeschwindigkeit, Spannung, Zonendrücke, Zylinderpositionen), führt komplexe Berechnungen durch (wie Synchronisationssteuerung, Druckregelung, Spannungssteuerung, Energiemanagement) und sendet präzise Befehle an die Servoantriebe und Pumpeneinheiten.
2. Kernarbeitsprinzipien:
2.1 Stahlbandantrieb: Zwei Servomotoren treiben unabhängig voneinander die Hauptantriebsrollen (oder Kettenräder) der oberen und unteren Stahlbänder an. Das Steuersystem implementiert eine hochpräzise Geschwindigkeitssynchronisationssteuerung und Drehmomentausgleichssteuerung (dh Spannungssteuerung), indem es das Drehmoment und die Geschwindigkeit beider Motoren in Echtzeit vergleicht. Dies gewährleistet einen reibungslosen, synchronen Riemenlauf und eine konstante Spannung und eliminiert Schlupf- oder Spurlaufrisiken. Der inhärente Wirkungsgrad und die präzise Steuerung von Servomotoren sparen bereits Energie im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben.
2.2 Hydraulikdruckregelung (revolutionäre Änderung): Dies ist der Schlüssel zur Energieeinsparung von 40 %.
2.2.1 Bedarfsgerechte Ölversorgung: Jede unabhängige Servopumpeneinheit aktiviert ihren Servomotor zum Antrieb der Hydraulikpumpe nur dann, wenn der entsprechende Zonenzylinder eine Aktion erfordert (z. B. Druckaufbau, Druckabbau, Positionsfeinabstimmung). Die Pumpe liefert genau den Durchfluss und Druck, der für die erforderliche Aktionsgeschwindigkeit und -kraft des Zylinders erforderlich ist. Wenn keine Aktion erforderlich ist (Druckhaltephase), stoppt der Servomotor vollständig oder läuft mit minimaler Geschwindigkeit, um den Standby-Druck aufrechtzuerhalten (nahezu null Energieverbrauch).
2.2.2 Eliminierung von Drossel- und Überlaufverlusten: Herkömmliche zentralisierte HPUs, die Proportional- oder Servoventile zur Steuerung des Zonendrucks verwenden, leiden unter erheblichen Drosselverlusten (Wärmeerzeugung durch Druckabfall, wenn Öl durch Ventilöffnungen fließt). Während der Haltephase fördert die Pumpe kontinuierlich Hochdrucköl, und überschüssiger Ölstrom muss über Entlastungsventile zurück zum Tank abgeleitet werden, was zu massiven Überlaufverlusten führt (nutzlose Arbeit wird vollständig in Wärme umgewandelt). Das Servopumpen-Steuerungssystem ermöglicht durch die direkte Steuerung der Pumpenleistung über Motordrehzahl und -drehmoment einen direkteren „pumpengesteuerten Zylinder“-Ansatz, der den Bedarf an einschränkenden Ventilen minimiert oder sogar eliminiert und so Drossel- und Überlaufverluste weitgehend beseitigt.
2.2.3 Energierückgewinnung: Beim Druckentlasten oder Einfahren des Zylinders kann das aus dem Zylinder abgegebene Hochdrucköl (oder potenzielle Energie) die Servopumpe antreiben, um als Hydraulikmotor zu fungieren, wodurch der Servomotor Strom erzeugt. Diese regenerierte Energie kann ins Netz zurückgespeist oder von anderen Geräten genutzt werden. Dies ist mit herkömmlichen hydraulischen Systemen nicht möglich.
2.3 Intelligente Koordination : Das Hauptsteuerungssystem koordiniert dynamisch die Aktionen aller Servopumpeneinheiten und der Bandservoantriebe basierend auf Matteneigenschaften, Zieldicke, voreingestellten Druckprofilen und Echtzeit-Pressenstatus, um einen optimalen und äußerst energieeffizienten Betrieb des gesamten Pressensystems zu erreichen.
Ⅳ . Mechanismus zur Erzielung einer Energieeinsparung von 40 %
1.Eliminierung zentraler HPU-Leerlauf- und Überlaufverluste: Herkömmliche große asynchrone motorbetriebene Pumpensätze müssen kontinuierlich laufen, selbst wenn die Presse im Leerlauf ist oder den Druck nur in einigen Zonen hält, was zu erheblichen Leerlaufverlusten führt (Motorleerlauf, interne Reibung der Pumpe, Erwärmung der Ölzirkulation). Noch wichtiger ist, dass die Aufrechterhaltung des Drucks während der Haltephase stark vom Überlauf des Überdruckventils abhängt. Die verbrauchte Energie (Druck-Überlauf-Durchflussrate) wird vollständig verschwendet und erhitzt das Öl, was zusätzliche Kühlenergie erfordert. Die Servopumpensteuerung liefert Energie genau dann, wenn sie benötigt wird; Pumpen stoppen (oder bewegen sich kaum) während des Haltens, wodurch diese beiden Hauptverlustquellen praktisch eliminiert werden. Statistiken zeigen, dass diese Verluste über 50 % des Energieverbrauchs in herkömmlichen Hydrauliksystemen ausmachen.
2.Drastische Reduzierung von Drosselverlusten: Herkömmliche ventilgesteuerte Systeme regulieren Durchfluss und Druck durch Änderung der Ventilöffnungsöffnungen (Drosselung), was unweigerlich zu Druckabfallverlusten (ΔP) führt (Leistungsverlust = ΔP Durchflussrate). Die Servopumpensteuerung passt den Durchfluss durch direkte Änderung der Pumpenverdrängung oder -geschwindigkeit an; Der Druck ist lastabhängig. Der durch die Ventile fließende Durchfluss ist bei sehr geringem Druckabfall (oder sogar bei Verwendung von Ein/Aus-Ventilen) minimal, wodurch Drosselverluste erheblich reduziert werden.
3.Effiziente Energierückgewinnung: Beim Druckentlasten, beim Zurückziehen des Zylinders oder bei ähnlichen Vorgängen kann das Servopumpensystem hydraulische Energie oder potenzielle Energie effektiv wieder in elektrische Energie umwandeln und in das Netz einspeisen, wodurch Energie zurückgewonnen wird, die andernfalls durch Drosselung als Wärme verloren gehen würde.
4.Hoher Eigenwirkungsgrad von Servomotoren: Servomotoren behalten über einen weiten Drehzahl- und Lastbereich (insbesondere bei Teillasten) einen hohen Betriebswirkungsgrad bei, der Standard-Asynchronmotoren weit überlegen ist.
5.Optimierte Systemsteuerung: Das intelligente Steuerungssystem kann Zonendruckprofile und Bandgeschwindigkeit basierend auf den tatsächlichen Produktionsbedingungen (z. B. unterschiedliche Dicken, Plattenqualitäten) dynamisch anpassen und so unnötigen Energieverbrauch (z. B. Überdruck, übermäßige Haltezeiten, suboptimale Geschwindigkeitseinstellungen) vermeiden. Die hohe Reaktionsfähigkeit des Servosystems minimiert außerdem die Energieverschwendung bei Anpassungen.
6.Reduzierter Kühlbedarf: Die erhebliche Reduzierung der Wärmeerzeugung des Hydrauliksystems (hauptsächlich durch Drosselung, Überlauf und Pumpenineffizienzen) führt zu einer erheblichen Verringerung des Temperaturanstiegs des Hydrauliköls. Dadurch wird der Energieaufwand für die Hydraulikölkühlung (Kühlwasserpumpen, Lüfter) reduziert bzw. entfällt.
7.Kombinierter Effekt: Der synergistische Effekt aller dieser Energiesparmaßnahmen führt zu einer deutlichen Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs für Antrieb und Hydraulik innerhalb der kontinuierlichen Pressenlinie (hauptsächlich Stahlbandantrieb und Druckaufbau/-erhaltung für alle Zonen) um bis zu 40 %. Dies führt direkt zu niedrigeren Betriebskosten der Fabrik und geringeren CO2-Emissionen. Die tatsächlichen Einsparungen hängen von der spezifischen Linienkonfiguration, dem Produkttyp und den Betriebsparametern ab, aber 40 % ist ein validierter und weithin anerkannter typischer Wert in der Branche.
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