VFD های زیمنس در آهنگری و مهر زنی فلز: محرک های فلایویل، هماهنگی کلاچ/ترمز، و ذخیره انرژی

آهنگری و مهر زنی فلزات کارهای سختی هستند که نیاز به کنترل دقیق و قدرت زیاد دارند. برای سال‌ها، کارخانه‌ها به دنبال راه‌هایی برای کارآمدتر، قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه‌تر کردن این فرآیندها-بودند. زیمنس VFD (درایوهای فرکانس متغیر)، بازی-تغییرگر در کنترل موتورهای صنعتی را وارد کنید. این دستگاه‌های هوشمند زیمنس با بهینه‌سازی درایوهای چرخ فلایویل، بهبود هماهنگی کلاچ/ترمز و فعال کردن راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی پیشرفته، عملیات شکل‌دهی فلز را در سراسر جهان تغییر می‌دهند. در این وبلاگ، نحوه ارائه مزایای قابل اندازه گیری فناوری VFD زیمنس در عملیات آهنگری و مهر زنی فلز، با داده های واقعی-و کاربردهای عملی را بررسی خواهیم کرد.

چرا VFD های زیمنس در آهنگری و مهر زنی فلزات اهمیت دارند؟

ماشین‌های آهنگری و مهر زنی فلز نیاز به تحمل نیروهای شدید-اغلب هزاران تن{1}} در عین حفظ کنترل دقیق روی سرعت و موقعیت دارند. سیستم‌های سرعت ثابت سنتی، انرژی را هدر می‌دهند، استرس مکانیکی ایجاد می‌کنند و انعطاف‌پذیری عملیاتی را محدود می‌کنند. فناوری VFD زیمنس این چالش ها را با موارد زیر حل می کند:

• تنظیم سرعت موتور برای مطابقت با الزامات دقیق فرآیند
• کاهش مصرف انرژی تا 70% در مقایسه با سیستم‌های سرعت ثابت
• افزایش عمر تجهیزات با به حداقل رساندن استرس مکانیکی در طول راه اندازی
• ایجاد هماهنگی دقیق بین اجزای ماشین مانند چرخ فلایویل، کلاچ و ترمز

مدل‌های VFD زیمنس مانند SINAMICS S150 و SINAMICS PERFECT HARMONY به طور خاص برای کاربردهای سنگین طراحی شده‌اند و عملکرد قابل اعتمادی را حتی در سخت‌ترین محیط‌های صنعتی ارائه می‌دهند. این درایوها می‌توانند از موتورهای کوچک 0.05 کیلوواتی تا سیستم‌های عظیم 85 مگاواتی استفاده کنند و برای همه چیز از پرس‌های کوچک تا چکش‌های آهنگری بزرگ مناسب هستند.

VFD های زیمنس برای محرک های فلایویل در شکل دهی فلز

فلایویل ها در آهنگری و مهر زنی فلزات ضروری هستند و انرژی جنبشی را ذخیره می کنند تا قدرت بالایی را که برای عملیات شکل دهی لازم است، ارائه دهند. با این حال، سیستم‌های فلایویل سنتی محدودیت‌هایی دارند: آنها ناکارآمد هستند، کنترل آن‌ها سخت است و باعث افزایش تقاضای برق در اوج می‌شوند. فناوری VFD زیمنس با افزودن قابلیت‌های کنترل هوشمند و بهینه‌سازی انرژی، سیستم‌های چرخ فلایویل را متحول می‌کند.

چگونه VFD های زیمنس عملکرد فلایویل را بهینه می کنند

یک VFD زیمنس متصل به یک سیستم فلایویل محرک چیزی بیش از کنترل سرعت انجام می‌دهد-این کار نحوه ذخیره و استفاده انرژی را تغییر می‌دهد:

1. تنظیم سرعت دینامیک:برخلاف سیستم‌های سرعت ثابت، Siemens VFD به اپراتورها اجازه می‌دهد تا سرعت چرخ فلایویل را در زمان واقعی بر اساس نوع مواد، ضخامت و الزامات شکل‌دهی تنظیم کنند. به عنوان مثال، یک پرس 300 تنی با استفاده از VFD زیمنس می تواند سرعت چرخ طیار را در هنگام کار با مواد نازک تر (1.2 میلی متر 304 فولاد ضد زنگ) تا 20٪ کاهش دهد و مصرف انرژی را تا 35٪ کاهش دهد و در عین حال کیفیت را حفظ کند.
2. انتقال هموار انرژی:درایو شتاب و کاهش تدریجی چرخ فلایویل را تضمین می‌کند و استرس مکانیکی روی چرخ دنده‌ها و یاتاقان‌ها را تا 40 درصد در مقایسه با راه‌اندازی مستقیم-روی{2}}کاهش می‌دهد. این باعث افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری تقریباً 25٪ در سال می شود.
3. کنترل دقیق گشتاور:زیمنس VFD گشتاور دقیقی را ارائه می‌کند و به چرخ‌های فلایویل اجازه می‌دهد تا قدرت شکل‌دهی ثابتی را حتی در زمان تغییرات بار ارائه دهند. در آزمایش اخیر در یک کارخانه آهنگری اروپایی، یک سیستم چرخ فلایویل کنترل‌شده VFD-زیمنس، گشتاور را در محدوده ۲±٪ از نقطه تنظیم حفظ کرد و ثبات کیفیت قطعه را تا ۳۰٪ بهبود بخشید.

آزمایش جهانی واقعی: زیمنس VFD Flywheel Drive در آهنگری خودرو

بیایید به آزمایش مفصلی که توسط یک سازنده بزرگ قطعات خودرو در آلمان انجام شده است، با تمرکز بر ارتقاء پرس آهنگری 500{1}تنی از یک سیستم سنتی{2}}سرعت ثابت به یک چرخ فلایویل با کنترل VFD زیمنس (مدل SINAMICS S150) نگاه کنیم:

تنظیم تست:

• دستگاه: پرس فورج گرم 500 تن برای تولید میل لنگ
• جنس: شمش فولاد آلیاژی 4140 (قطر 120 میلی متر، طول 300 میلی متر)
• سیستم قدیمی: استارت مستقیم-روی-خط با کنترل مکانیکی سرعت
• سیستم جدید: زیمنس VFD SINAMICS S150 (400 کیلووات) با بسته کاربردی سیما پرس
• مدت زمان آزمون: 8 هفته (4 هفته با سیستم قدیمی، 4 هفته با سیستم جدید)

فرآیند تست:

1. اندازه‌گیری‌های پایه: مصرف برق، زمان چرخه، کیفیت قطعه و مسائل نگهداری به مدت 4 هفته با سیستم قدیمی ثبت شد.
2. نصب: VFD زیمنس با موتور فلایویل موجود یکپارچه شد، به کنترلر SIMATIC S7-1500 متصل شد و با پارامترهای آهنگری سفارشی برنامه ریزی شد.
3. بهینه‌سازی: درایو برای مطابقت با فرآیند آهنگری خاص، از جمله تنظیم رمپ‌های شتاب/کاهش سرعت و محدودیت‌های گشتاور، به خوبی تنظیم شده بود.
4. جمع‌آوری داده‌ها: معیارهای مشابه به مدت 4 هفته با سیستم جدید زیمنس VFD ثبت شد.

نتایج آزمون:

هماهنگی کلاچ/ترمز با VFD های زیمنس

در ماشین های مهر زنی و آهنگری فلز، سیستم های کلاچ و ترمز حرکت قوچ (قسمتی که فلز را فشار می دهد) را کنترل می کنند. هماهنگی ضعیف بین این اجزا باعث ایجاد مشکلاتی مانند:

• مشکلات کیفیت بخش از موقعیت های توقف ناسازگار
• افزایش سایش مکانیکی ناشی از "کشش ترمز"
• خطرات ایمنی ناشی از حرکات غیر منتظره
• اتلاف انرژی ناشی از عملکرد ناکارآمد

فناوری VFD زیمنس با ارائه کنترل دقیق و هماهنگ سیستم‌های کلاچ و ترمز، این مشکلات را حل می‌کند و عملکردی بدون درز ایجاد می‌کند که عملکرد و ایمنی را بهبود می‌بخشد.

مزایای کلیدی هماهنگی کلاچ/ترمز VFD زیمنس

1. همگام سازی کامل:VFD زیمنس درگیر شدن کلاچ و رهاسازی ترمز را با دقت میلی ثانیه (زمان پاسخ دهی < 10 میلی ثانیه) هماهنگ می کند و "کشش ترمز" را حذف می کند و سایش مربوط به اصطکاک{1}}را تا 45% کاهش می دهد. این برای عملیاتی که به سرعت چرخه بالایی نیاز دارد (بیش از 100 ضربه در دقیقه) بسیار مهم است.
2. حرکت رام صاف:با کنترل سرعت موتور در حین درگیر شدن کلاچ، درایو شوک مکانیکی را تا 60 درصد کاهش می‌دهد و عمر قاب‌های پرس و مجموعه‌های قالب را افزایش می‌دهد. یک کارخانه مهر زنی در اوهایو کاهش 30 درصدی هزینه های تعویض قالب را پس از نصب کنترل کلاچ/ترمز VFD زیمنس گزارش داد.
3. موقعیت های توقف قابل تنظیم:اپراتورها می توانند نقاط توقف دقیق را برای قطعات مختلف برنامه ریزی کنند و دقت قطعه را 0.05± میلی متر در مقایسه با سیستم های سنتی بهبود بخشند. این به ویژه برای مهر زنی های پیچیده مانند پانل های بدنه خودرو بسیار ارزشمند است.
4. صرفه جویی در انرژی:عملکرد هماهنگ کلاچ/ترمز اتلاف انرژی را در طول تغییر جهت کاهش می‌دهد و مصرف کلی انرژی پرس را 15 تا 20 درصد بیشتر از آنچه که تنها از طریق کنترل سرعت به دست می‌آید کاهش می‌دهد.

مطالعه موردی: سیستم کلاچ/ترمز VFD زیمنس در مهر زنی خودرو

یک تولیدکننده بزرگ خودرو در ایالات متحده با کارخانه ای در میشیگان، 12 دستگاه پرس پرس را به سیستم های کلاچ/ترمز کنترل شده زیمنس VFD{1} ارتقا داد (مدل SINAMICS G120). در اینجا چیزی است که آنها پیدا کردند:

1. راه اندازی:پرس های انتقال 1200 تنی برای تولید پنل درب و گلگیر
2. چالش:کیفیت قطعه متناقض به دلیل همگام سازی ضعیف کلاچ/ترمز، منجر به نرخ ضایعات 8٪
3. راه حل:نصب VFD زیمنس با ماژول کنترل کلاچ/ترمز یکپارچه، متصل به SIMATIC S7-1200 PLC
4. نتایج:

نرخ قراضه از 8% به 1.2% کاهش یافت (85% بهبود)

زمان چرخه 12 درصد (از 8 به 9 ضربه در دقیقه) بدون مصرف انرژی اضافی افزایش یافت.

هزینه های تعمیر و نگهداری کلاچ و ترمز سالانه 40 درصد کاهش می یابد

ایمنی اپراتور با کاهش حوادث "حرکت ناخواسته" بهبود یافت

راه حل های ذخیره انرژی با VFD های زیمنس در شکل دهی فلز

آهنگری و مهر زنی فلزات{0}}عملیات فشرده انرژی با نیازهای اوج توان بالا هستند که می تواند منجر به موارد زیر شود:

• هزینه های برق بیشتر (به دلیل هزینه های تقاضا)
• فشار بر شبکه های برق محلی
• وقفه های تولید در زمان نوسانات برق
• اتلاف انرژی در هنگام ترمزگیری و کاهش سرعت

فناوری VFD زیمنس با فعال کردن راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی پیشرفته که انرژی را در سیستم جمع‌آوری، ذخیره و استفاده مجدد می‌کند، این مشکلات را برطرف می‌کند و وابستگی به برق شبکه و کاهش هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

چگونه VFD های زیمنس ذخیره انرژی را در پردازش فلزات فعال می کنند

1. ترمز احیا کننده:زیمنس VFD انرژی تولید شده در هنگام ترمز فشاری (که در غیر این صورت به عنوان گرما هدر می رود) را جذب می کند و آن را به سیستم ذخیره انرژی (باتری ها یا فوق خازن ها) بر می گرداند. این انرژی بازیافتی را می توان برای چرخه بعدی استفاده مجدد کرد و مصرف انرژی شبکه را 25-35٪ کاهش داد.
2. مدیریت بار اوج:این درایو با ذخیره انرژی کار می کند تا اوج تقاضای برق را محدود کند و از هزینه های پرهزینه تقاضا که می تواند 30 درصد از قبوض برق در صنایع سنگین را تشکیل دهد اجتناب کند. یک VFD زیمنس با ذخیره‌سازی انرژی می‌تواند حداکثر تقاضا را تا 50% در طول عملیات‌های با شدت بالا کاهش دهد.
3. حفاظت از قطع برق:در صورت قطع برق کوتاه، انرژی ذخیره شده سیستم های حیاتی را در حال کار نگه می دارد و از تلفات تولید و توقف گران جلوگیری می کند. زیمنس VFD بسته به ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی می‌تواند به مدت 10 تا 60 ثانیه در زمان خاموشی کار کند.

زیمنس VFD و ذخیره انرژی UltraCap در یک کارخانه مهر زنی ژاپنی

یک کارخانه مهر زنی در اوزاکا، ژاپن، متخصص در قطعات لوازم الکتریکی، یک VFD زیمنس (SINAMICS S120) با ماژول های ذخیره انرژی UltraCap زیمنس را نصب کرد تا هزینه های انرژی بالا و مشکلات کیفیت برق را برطرف کند. در اینجا پیاده سازی دقیق است:

پیکربندی سیستم:

• 4 پرس مهر زنی (هر کدام 200-300 تن)
• زیمنس VFD SINAMICS S120 با اتصال DC برای به اشتراک گذاری انرژی بین پرس ها
• 3 ماژول UltraCap DLC (ظرفیت کل: 150 کیلووات ساعت) برای ذخیره انرژی
• PLC SIMATIC S7-1500 برای کنترل و نظارت متمرکز

داده های عملکرد:

• صرفه جویی در انرژی: کاهش 32 درصدی در مصرف انرژی شبکه (از 1200 مگاوات ساعت در ماه به 816 مگاوات ساعت در ماه)
• کاهش پیک تقاضا: 48 درصد قدرت پیک کمتر (از 650 کیلووات تا 338 کیلووات)
• بازگشت سرمایه: دوره بازپرداخت 18 ماهه از طریق صرفه جویی در مصرف انرژی و تقاضا
• قابلیت اطمینان تولید: 99.9٪ زمان کار حتی در طول 3 قطع برق (هر کدام 5 تا 12 ثانیه) حفظ می شود.

چرا زیمنس VFD را برای نیازهای آهنگری و مهر زنی فلزات خود انتخاب کنید؟

وقتی صحبت از عملیات شکل‌دهی فلز می‌شود، زیمنس VFD به چند دلیل کلیدی متمایز است:

• عملکرد ثابت شده:زیمنس با بیش از 100 سال تجربه فناوری درایو، سابقه ای در زمینه اطمینان در سخت ترین محیط های صنعتی دارد.
• نمونه کارها جامع:از درایوهای کوچک SINAMICS G120 برای مهر زنی سبک گرفته تا درایوهای ولتاژ متوسط ​​PERFECT HARMONY عظیم-برای آهنگری سنگین، زیمنس برای هر برنامه یک VFD دارد.
• ویژگی های پیشرفته:توابع داخلی{0}}ایمنی، ابزارهای بهینه سازی انرژی و ادغام آسان با سیستم های PLC زیمنس، اجرا را ساده و مؤثر می کند.
• پشتیبانی جهانی:زیمنس پشتیبانی فنی و آموزش 24/7 را ارائه می دهد و اطمینان می دهد که سیستم VFD شما حداکثر ارزش را در طول چرخه عمر خود ارائه می دهد.

نتیجه گیری

فناوری VFD زیمنس با بهینه‌سازی درایوهای چرخ فلایویل، بهبود هماهنگی کلاچ/ترمز و فعال کردن راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی پیشرفته، عملیات آهنگری و مهر زنی فلز را تغییر می‌دهد. با مزایای قابل اندازه گیری مانند 30-40٪ صرفه جویی در انرژی، 30-50٪ کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و بهبود کیفیت قطعه، این درایوها بازگشت سریع سرمایه را ارائه می دهند و در عین حال عملیات را پایدارتر می کنند.

اگر در صنعت شکل دهی فلز هستید، اکنون زمان آن رسیده است که به فناوری VFD زیمنس ارتقا دهید. چه به دنبال بهینه‌سازی سیستم چرخ فلایویل موجود، بهبود هماهنگی کلاچ/ترمز، یا پیاده‌سازی ذخیره‌سازی انرژی برای صرفه‌جویی در هزینه باشید، زیمنس راه‌حلی برای رفع نیازهای شما دارد. به یاد داشته باشید، در چشم‌انداز تولید رقابتی امروز، کنترل دقیق و بهره‌وری انرژی فقط برای موفقیت ضروری نیست. و زیمنس VFD کلید شما برای دستیابی به هر دو است.