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Linea di produzione di macchine da stampa continua MDF Consumo energetico del sistema a doppio servoazionamento ridotto del 40%

Linea di produzione di macchine da stampa continua MDF Consumo energetico del sistema a doppio servoazionamento ridotto del 40%

Le linee di pressa continua MDF dotate di un sistema Dual Servo Drive, in particolare caratterizzato dal rivoluzionario controllo della servopompa a zone per l'idraulica, rappresentano l'apice della tecnologia nelle macchine per pannelli a base di legno. Questo sistema raggiunge l'obiettivo di efficienza energetica di 'potenza su richiesta, controllo preciso, eliminazione degli sprechi, recupero di energia' attraverso servomotori per una guida precisa della cinghia e una revisione completa dell'erogazione della pressione idraulica. Ciò consente l’importante risultato di ridurre del 40% il consumo di energia legato alla trasmissione e all’impianto idraulico.

Ciò non solo riduce significativamente i costi di produzione e migliora la competitività aziendale, ma si allinea anche alla tendenza globale verso una produzione verde e a basse emissioni di carbonio. Con i continui progressi nella servotecnologia, nell’elettronica di potenza e negli algoritmi di controllo, l’efficienza energetica e il livello di intelligenza delle macchine da stampa continue aumenteranno ulteriormente. I sistemi di servoazionamento sono destinati a diventare una configurazione fondamentale indispensabile per le linee di produzione di pannelli a base di legno ad alte prestazioni e a basso consumo energetico.


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Modello:
MH-CHP
Marca:
MINGHUNG

Descrizione del prodotto

Linea di produzione di macchine da stampa continua MDF

Consumo energetico del sistema a doppio servoazionamento ridotto del 40%

MINGHUNG Linea di produzione di pannelli a base di legno MDF

Ⅰ .Pannelli di fibra a media densità (MDF)

1. Definizione e caratteristiche: il pannello di fibra a media densità (MDF) è un prodotto in legno ingegnerizzato realizzato legando fibre di legno (tipicamente derivate da residui della lavorazione del legno come segatura, trucioli, ecc.) con leganti di resina sintetica (principalmente urea-formaldeide o resina urea-formaldeide modificata con melamina) ad alta temperatura e pressione.

Le sue caratteristiche distintive includono la densità uniforme, tipicamente compresa tra 450 kg/m³ a 880 kg/m³ (MDF standard circa 600-800 kg/m³), una struttura densa e compatta, una superficie liscia e piana, ed una struttura interna omogenea esente da nodi o direzionalità delle venature. Ciò rende l'MDF eccezionalmente adatto a vari trattamenti di finitura superficiale (come impiallacciatura, verniciatura, laminazione) e operazioni di lavorazione meccanica (come incisione, fresatura, foratura). Possiede una buona stabilità dimensionale, resistenza meccanica e capacità di fissaggio delle viti, che lo rendono un materiale fondamentale nella produzione di mobili, decorazioni di interni, nuclei di porte, substrati di pavimenti, apparecchiature audio, artigianato e altro ancora.

1. Panoramica del processo di produzione :

Un tipico processo di produzione dell’MDF prevede diverse fasi chiave:

MDF carta da parati

2.1 Preparazione della materia prima: Le materie prime del legno (tronchi, legname di piccolo diametro, rami, legno riciclato, ecc.) vengono cippate e vagliate per ottenere cippato qualificato.

Materie prime per PB OSB MDF

2.2 Separazione delle fibre: i trucioli di legno vengono sottoposti a pre-vaporizzazione e vengono quindi immessi in un defibratore (raffinatore) dove vengono separati in singole fibre di legno sotto vapore saturo ad alta pressione.

Sistemi di Cottura e Raffinazione della Fibra per Linee di Produzione MDF

2.3 Miscelazione ed asciugatura: le fibre separate vengono miscelate accuratamente con legante in resina, agente impermeabilizzante (cera) e altri additivi (ad esempio indurente) dosati con precisione in una linea di soffiaggio. Successivamente, le fibre umide vengono convogliate attraverso un tubo di asciugatura dove vengono rapidamente essiccate al contenuto di umidità appropriato (solitamente 8-12%) utilizzando aria calda.

MINGHUNG Miscelatore per colla per pannelli truciolari per linea di produzione di pannelli truciolari

2.4 Formatura: le fibre essiccate vengono distribuite da una stazione di formatura (o 'felter') su un nastro d'acciaio mobile o un tappeto trasportatore per creare un tappeto 'alto' continuo e uniforme con spessore e distribuzione della densità costanti.

Macchina per la formazione di tappetini

2.5 Pre-pressatura e pressatura a caldo: il materassino alto passa prima attraverso una pre-pressa per ottenere la compattazione iniziale, rimuovendo la maggior parte dell'aria e aumentando la resistenza iniziale per un più facile ingresso nella pressa a caldo. Il processo principale avviene nella pressa a caldo (tipicamente una pressa continua), dove il tappetino è sottoposto a temperatura definita (180-220°C), pressione (che raggiunge diverse decine di MPa nelle zone ad alta pressione) e tempo (determinato dallo spessore e dalla velocità della linea, in genere minuti) per polimerizzare la resina e unire le fibre in una striscia di cartone solida.

Macchina per la prestampa MDF

pressa a caldo continua

2.6 Finitura: la striscia continua di cartone pressato viene sottoposta a raffreddamento (spesso tramite raffreddatore a stella), rifilatura, taglio trasversale alle lunghezze richieste, levigatura (per garantire spessore preciso e levigatezza della superficie), ispezione e infine emerge come pannelli MDF finiti.

Linea di produzione di truciolare Linea di pressatura a caldo continua

Porta asciugatrice

Macchina per rifilatura e taglio dei bordi MINGHUNG MDF PB OSB

Sega per taglio trasversale

levigatrice

3. Focus sul consumo energetico: all'interno dell'intera catena di produzione dell'MDF, la fase di pressatura a caldo è il consumo di energia dominante in assoluto, rappresentando oltre il 40% o anche una percentuale significativa del consumo energetico totale di uno stabilimento. Ciò è dovuto principalmente alla massiccia energia meccanica richiesta (per chiudere la pressa, aumentare e mantenere la pressione) e all'energia termica necessaria (per riscaldare le piastre per raggiungere la temperatura di polimerizzazione nello strato centrale del tappetino). Pertanto, migliorare l’efficienza energetica della pressa a caldo, in particolare del suo sistema di azionamento, è di fondamentale importanza per ridurre il consumo energetico complessivo e i costi operativi della produzione di MDF.

Ⅱ . Linea di stampa continua (CPL)

1. Attrezzatura principale e principio di funzionamento: La pressa piana continua è l'attrezzatura principale standard per la moderna produzione di MDF e pannelli di fibra ad alta densità (HDF), che sostituisce le presse a caldo ad apertura multipla di tipo batch, meno efficienti e a maggiore consumo energetico.

La sua struttura principale comprende:

Sezione di alimentazione: include dispositivi di trasferimento del tappetino, rilevamento dei metalli, pesatura continua e accelerazione del tappetino per garantire un'alimentazione regolare e precisa del tappetino nella pressa.

Corpo principale della pressa a caldo: il cuore della stampa continua. È costituito da due nastri continui in acciaio massicci, ad alta resistenza e resistenti al calore. Il tappeto viene trasportato tenendolo tra questi due nastri. All'interno (o sotto) i nastri sono disposti numerosi (da decine a centinaia) di piastre riscaldanti a zone controllate individualmente (tipicamente riscaldate ad olio o a vapore). Ciascuna zona della piastra è dotata del proprio cilindro idraulico e di sensori di pressione/posizione.

Linea di produzione di presse per calandratura continua MINGHUNG MDF PB

Telaio della pressa: una struttura robusta del telaio che supporta tutte le piastre, i cilindri e i sistemi di azionamento, progettata per resistere a enormi forze di pressatura.

MINGHUNG Telaio per pressa a nastro continuo in truciolato

Sistema di trasmissione: responsabile della guida delle due cinghie in acciaio a velocità continue e perfettamente sincronizzate e del controllo della tensione della cinghia.

Sezione di uscita: comprende il distacco del nastro, il trasferimento del cartone, i dispositivi di tensionamento, la pulizia del nastro e i sistemi di raffreddamento.

2. Flusso di lavoro: il tappeto alto formato, dopo la pre-pressatura, viene accelerato dalla sezione di ingresso nella 'zona a cuneo' di ingresso della pressa continua. Nella zona del cuneo, lo spazio tra i nastri in acciaio superiore e inferiore diminuisce gradualmente, comprimendo inizialmente il tappeto ed espellendo l'aria. Il tappeto entra quindi nella zona di pressatura principale, dove le piastre zonate applicano il calore e la pressione richiesti secondo un profilo di pressione preimpostato (alta pressione in ingresso, pressione progressivamente decrescente nelle sezioni centrali, bassa pressione in uscita per la presa). Trattenuto tra i nastri, il tappeto si muove continuamente a velocità costante attraverso l'intera lunghezza della pressa per completare la polimerizzazione della resina. Infine, all'estremità di uscita, i nastri si separano e il nastro di cartone formato viene scaricato per ulteriori lavorazioni.

3. Vantaggi:

Produzione continua: efficienza produttiva molto elevata, adatta alla produzione di massa.

Qualità superiore del prodotto: il tappetino è sottoposto a campi di pressione e temperatura continui e uniformi durante tutto il processo di polimerizzazione, con conseguente distribuzione uniforme della densità, variazione minima dello spessore, eccellente qualità della superficie e proprietà fisico-meccaniche costanti.

Elevato livello di automazione: facilita l'automazione e il controllo intelligente del processo produttivo.

Ⅲ . Sistema a doppio servoazionamento

1. Componenti del sistema: Questo sistema avanzato specificatamente progettato per l'azionamento del nastro in acciaio della pressa continua è costituito principalmente da:

1.1 Due servomotori ad alta dinamica: azionano con precisione le cinghie in acciaio superiore e inferiore della pressa continua in modo indipendente. I servomotori offrono una precisione superiore del controllo della coppia, della precisione del controllo della velocità e una risposta dinamica estremamente rapida (livello dei millisecondi).

Motore Siemens per pressa a nastro continuo MINGHUNG PB MDF OSB

1.2 Due servoazionamenti ad alta precisione: ricevono comandi di velocità/coppia dal sistema di controllo principale della pressa e forniscono feedback in tempo reale sullo stato del motore (posizione, velocità, coppia, temperatura). Gli azionamenti incorporano algoritmi avanzati di controllo del movimento.

1.3 Unità di controllo della servopompa (innovazione chiave): questo è il nucleo che consente un notevole risparmio energetico. La tradizionale unità di potenza idraulica centralizzata (HPU) (che utilizza motori asincroni che azionano pompe a cilindrata fissa o variabile per fornire olio a tutti i cilindri di zona) viene completamente sostituita. Invece:

1.3.1 Ciascuna zona della piastra (o un piccolo gruppo di zone) è dotata di un servomotore indipendente a bassa potenza.

1.3.2 Ciascun servomotore aziona direttamente una pompa idraulica di piccola cilindrata e ad alta precisione (ad esempio, pompa a ingranaggi interni o pompa a pistone).

1.3.3 Questa unità di servopompa fornisce direttamente potenza idraulica al suo corrispondente uno (o pochi) cilindri, formando un circuito idraulico indipendente a circuito chiuso o ad anello aperto.

1.4 Sistema di controllo intelligente: il PLC principale della pressa, i servoazionamenti, le unità servopompa e tutti i sensori di pressione/posizione formano una rete di comunicazione ad alta velocità. Il sistema raccoglie continuamente dati (velocità del nastro, tensione, pressioni di zona, posizioni dei cilindri), esegue calcoli complessi (come controllo della sincronizzazione, controllo a circuito chiuso della pressione, controllo della tensione, gestione dell'energia) e invia comandi precisi ai servoazionamenti e alle unità pompa.

2. Principi di funzionamento fondamentali:

2.1 Trasmissione a cinghia in acciaio: due servomotori azionano in modo indipendente i rulli di trasmissione principali (o ruote dentate) delle cinghie in acciaio superiore e inferiore. Il sistema di controllo implementa il controllo della sincronizzazione della velocità ad alta precisione e il controllo del bilanciamento della coppia (ovvero il controllo della tensione) confrontando la coppia e la velocità di entrambi i motori in tempo reale. Ciò garantisce un funzionamento regolare e sincrono del nastro, una tensione costante ed elimina i rischi di scivolamento o tracciamento. L'efficienza intrinseca e il controllo preciso dei servomotori consentono già di risparmiare energia rispetto agli azionamenti tradizionali.

2.2 Controllo della pressione idraulica (cambiamento rivoluzionario): questa è la chiave per la riduzione di energia del 40%.

2.2.1 Fornitura di olio su richiesta: ciascuna unità di servopompa indipendente attiva il proprio servomotore per azionare la pompa idraulica solo quando il cilindro di zona corrispondente richiede un'azione (ad esempio, pressurizzazione, depressurizzazione, regolazione fine della posizione). La pompa fornisce esattamente il flusso e la pressione necessari per la velocità e la forza di azione richieste dal cilindro. Quando non è necessaria alcuna azione (fase di mantenimento della pressione), il servomotore si arresta completamente o funziona alla velocità minima per mantenere la pressione di standby (consumo energetico prossimo allo zero).

2.2.2 Eliminazione delle perdite di strozzamento e di trabocco: le HPU centralizzate tradizionali che utilizzano valvole proporzionali o servovalvole per controllare la pressione della zona subiscono perdite di strozzamento significative (generazione di calore derivante dalla caduta di pressione quando l'olio scorre attraverso gli orifizi della valvola). Durante la fase di mantenimento, la pompa eroga continuamente olio ad alta pressione e il flusso in eccesso deve essere scaricato nel serbatoio tramite valvole di sicurezza, causando ingenti perdite di troppo pieno (lavoro inutile convertito interamente in calore). Il sistema di controllo della servopompa, controllando direttamente l'uscita della pompa tramite la velocità e la coppia del motore, consente un approccio più diretto al 'cilindro controllato dalla pompa', riducendo al minimo o addirittura eliminando la necessità di valvole restrittive, eliminando così in gran parte le perdite di strozzamento e trabocco.

2.2.3 Recupero di energia: durante la depressurizzazione o la retrazione del cilindro, l'olio ad alta pressione scaricato dal cilindro (o energia potenziale) può far sì che la servopompa agisca come un motore idraulico, facendo sì che il servomotore generi elettricità. Questa energia rigenerata può essere reimmessa nella rete o utilizzata da altre apparecchiature. Ciò è impossibile con i sistemi idraulici tradizionali.

2.3 Coordinamento intelligente : il sistema di controllo principale coordina dinamicamente le azioni di tutte le servopompe e dei servoazionamenti a cinghia in base alle caratteristiche del tappetino, allo spessore target, ai profili di pressione preimpostati e allo stato della pressa in tempo reale, ottenendo un funzionamento ottimale e più efficiente dal punto di vista energetico dell'intero sistema di stampa.

Ⅳ . Meccanismo per ottenere una riduzione energetica del 40%.

1.Eliminazione delle perdite di inattività e di troppopieno dell'HPU centrale: i tradizionali gruppi di pompe a motore asincrone di grandi dimensioni devono funzionare ininterrottamente anche quando la pressa è inattiva o mantiene la pressione solo in alcune zone, causando perdite significative a vuoto (motore al minimo, attrito interno della pompa, riscaldamento della circolazione dell'olio). In modo ancora più critico, durante la fase di mantenimento, il mantenimento della pressione dipende in larga misura dal trabocco della valvola di sicurezza. L'energia consumata (Pressure Overflow Flow Rate) viene completamente sprecata e riscalda l'olio, richiedendo ulteriore energia di raffreddamento. Il sistema di controllo della servopompa eroga energia esattamente solo quando necessario; le pompe si fermano (o si muovono appena) durante il mantenimento, eliminando virtualmente queste due principali fonti di perdita. Le statistiche mostrano che queste perdite rappresentano oltre il 50% del consumo energetico nei sistemi idraulici tradizionali.

2.Riduzione drastica delle perdite di strozzamento: i sistemi tradizionali controllati da valvole regolano il flusso e la pressione modificando le aperture degli orifizi della valvola (strozzamento), generando inevitabilmente perdite di caduta di pressione (ΔP) (perdita di potenza = portata ΔP). Il controllo della servopompa regola il flusso modificando direttamente la cilindrata o la velocità della pompa; la pressione dipende dal carico. Il flusso che passa attraverso le valvole è minimo con una caduta di pressione molto bassa (o anche utilizzando valvole on/off), riducendo significativamente le perdite di strozzamento.

3.Recupero efficiente dell'energia: durante la depressurizzazione, la retrazione del cilindro o azioni simili, il sistema di servopompa può convertire efficacemente l'energia idraulica o l'energia potenziale in energia elettrica e immetterla nella rete, recuperando energia che altrimenti andrebbe persa sotto forma di calore attraverso la strozzatura.

4.Elevata efficienza intrinseca dei servomotori: i servomotori mantengono un'elevata efficienza operativa su un'ampia gamma di velocità e carichi (soprattutto a carichi parziali), di gran lunga superiore ai motori asincroni standard.

5.Controllo del sistema ottimizzato: il sistema di controllo intelligente può regolare dinamicamente i profili di pressione a zone e la velocità del nastro in base alle condizioni di produzione effettive (ad esempio, spessori diversi, qualità del cartone), evitando consumi energetici non necessari (ad esempio, sovrapressurizzazione, tempi di attesa eccessivi, impostazioni di velocità non ottimali). L'elevata reattività del servosistema riduce inoltre al minimo lo spreco di energia durante le regolazioni.

6.Richiesta di raffreddamento ridotta: la significativa riduzione della generazione di calore del sistema idraulico (principalmente dovuta a strozzamento, troppo pieno e inefficienze della pompa) porta a una sostanziale diminuzione dell'aumento della temperatura dell'olio idraulico. Ciò di conseguenza riduce, o potenzialmente elimina, l'energia richiesta per il raffreddamento dell'olio idraulico (pompe dell'acqua di raffreddamento, ventilatori).

7.Effetto combinato: l'effetto sinergico di tutte queste misure di risparmio energetico si traduce in una significativa riduzione fino al 40% del consumo energetico totale relativo alla guida e all'idraulica all'interno della linea di pressa continua (principalmente guida del nastro in acciaio e aumento/mantenimento della pressione per tutte le zone). Ciò si traduce direttamente in minori costi operativi di fabbrica e minori emissioni di carbonio. I risparmi effettivi dipendono dalla configurazione specifica della linea, dal tipo di prodotto e dai parametri operativi, ma il 40% è un valore tipico convalidato e ampiamente riconosciuto nel settore.

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