Dlaczego wybór odpowiedniego silnika może zmniejszyć zużycie energii przez linię produkcyjną

Why the choice of motor can decrease a production line’s power consumption

W branży produkcyjnej na zużycie energii ma wpływ wiele czynników. Jednym z nich jest właściwe dopasowanie silnika do linii oraz jego poprawna obsługa. Dzięki temu można obniżyć zużycie energii, poprawić wydajność i, co za tym idzie, zaoszczędzić pieniądze. Silnik przeznaczony do użytku w branży produkcyjnej powinien być energooszczędny, mocny i cichy. W dzisiejszem artykule przedstawię kilka porad dotyczących wyboru silnika dostosowanego do konkretnego systemu przenośników.

Wiele części procesu produkcyjnego może być energooszczędnych

Coraz wiekszą wagę w przemyśle produkcyjnym zaczyna przykładać się do oszczędności zarówno pieniędzy, jak i zasobów naturalnych. Sprzyja temu ograniczenie zużycia energii elektrycznej. Branża wytwórcza wykorzystuje wiele urządzeń, które mogłyby być bardziej energooszczędne, na przykład piece i maszyny. Ponadto na obniżenie zużycia energii ogromny wpływ mogą mieć stosowane rozwiązania przepływu produkcji.

Silnik o stałej prędkości a silnik o zmiennej prędkości z wbudowanym falownikiem

A variable speed motor is adaptable to the production needs

W celu obniżenia zużycia energii przez stosowane rozwiązanie przepływu produkcji, najważniejsze jest, aby wybrać odpowiedni silnik i system sterowania. Istnieją dwa rodzaje silników: z prędkością stałą, w przypadku których sterowanie ogranicza się do włączania i wyłączania oraz silnik ze zmienną prędkością z wbudowanym falownikiem, które można wyregulować w taki sposób, aby pracowały z żądaną prędkością.

Silnik asynchroniczny musi pracować z pełną wydajnością

Silnik asynchroniczny za stałą prędkością pracuje cały czas z taką samą szybkością, której nie można zmienić ani dostosować do produkcji. Decydując się na taki napęd należy unikać jednostek o zbyt dużej pojemności. Wielu przedstawicieli branży produkcyjnej martwi się, że silnik nie będzie wystarczająco wydajny na dłuższą metę. Stąd często wybierają większe jednostki na wypadek ewentualnych zmian procesu produkcyjnego lub produktów. Może to oznaczać, że producenci wykorzystują wydajność silników jedynie w niewielkim stopniu i dlatego kupują droższe jednostki, niż rzeczywiście są im potrzebne. Ponadto napęd, który nie jest w pełni wykorzystywany jest o wiele mniej energooszczędny niż ten, który wykorzystuje pełną wydajność. Niemniej jednak odpowiedniej wiekości silniki z prędkością stałą mogą zapewniać wysoką wydajność.

Wybierając napęd ze stałą prędkością należy pamiętać, że w trakcie całego procesu produkcyjnego nie będzie możliwości zmiany prędkości ani wielkości obciążenia, co może stanowić utrudnienie w przemyśle produkcyjnym. Wśród zalet takich jednostek można wymienić niższy koszt zakupu oraz nieskomplikowaną konstrukcję, dzięki czemu są solidne i mniej podatne na awarie. Zaleca się jedynie używanie prostego urządzenia sterującego wyposażonego w czujnik umożliwiający zatrzymanie silnika, kiedy na przenośniku nie znajdują się produkty.

Silnik ze zmienną prędkością można dostosować do potrzeb produkcyjnych

Silnik ze zmienną prędkością, który może być zarówno asynchroniczny, jak i synchroniczny, można dostosować do potrzeb produkcyjnych i w ten sposób oszczędzać energię. Taka jednostka o dodatkowej mocy dostosowanej do konkretnej produkcji jest zdolna utrzymać wydajność, ponieważ silnik można dostosować do produkcji, a nie odwrotnie. Ponadto system sterowania może analizować ruch produktów na linii produkcyjnej i sterować prędkością. Poziom zużycia energii waha się zatem w zależności od obciążenia. Sterowanie prędkością napędu pozwala podnieść wydajność. Można, na przykład, tak ustawić prędkość linii, aby we właściwym czasie do maszyny wchodziła odpowiednia liczba produktów. Silnik o prędkości zmiennej jest początkowo droższy niż ten o prędkości stałej, ponieważ zawiera dodatkowe komponenty, np. zaawansowany układ sterowania. Stosując jednostki o prędkości zmiennej należy tylko unikać akumualcji produktów na przenośniku, ponieważ prowadzi ona do znacznych strat energii.

Tarcie, łuki, waga produktu i nachylenie

Friction, bends, product weight, and inclination - all affect the choice of motor

Do innych czynników wpływających na zużycie enegii przez linię należą, między innymi, tarcie, rozmiar i liczba łuków, długość przenośników, waga produktu oraz nachylenie linii. Na przykład stosowanie łuków poziomych zamiast prostych przyczynia się do obniżenia tarcia. Zagadnienie to opisano bardziej szczegółowo w naszym artykule poświęconym tarciu. Do obniżenia zużycia energii może przynić się zatem także przemyślany układ linii.

Europejskie klasyfikacje silników energooszczędnych

Silniki energooszczędne są nie tylko pożądane ze względu na oszczędność pieniędzy i zasobów naturalnych, ale także ze względu na restrykcyjne wymogi obowiązujące, na przykład, w Unii Europejskiej. Przepisy dotyczące silników energooszczędnych powstały na bazie unijnej dyrektywy Ecodesign. Podobne wymogi istnieją już w takich krajach, jak USA, Australia i Brazylia. Nowe klasyfikacje silników energooszczędnych mają oznaczenia IE1, IE2, IE3 i IE4, gdzie IE4 oznacza najwyższą energooszczędność. Przewiduje się, że za kilka lat w branży produkcyjnej nie będzie można używać silników asynchronicznych, ponieważ nie będą one spełniały norm unijnych. Można zatem zaryzykować stwierdzenie, że w przyszłości bardziej powszechne będą silniki synchroniczne.

Zarządzanie energią otwiera się na różne możliwości sterowania i uwidacznia zużycie energii

Energy management opens up for different control possibilities and makes the energy consumption visible

Sposoby sterowania silnikami podlegają nieustannemu rozwojowi. Niektóre z metod polegają na sterowaniu za pomocą czujników, które dostarczają różnego rodzaju danych z linii produkcyjnej, wykorzystywanych do optymalizacji sposobu sterowania silnikami. Wzrasta zatem także potrzeba pozyskiwania z silników danych dotyczących produkcji i całkowitego zużycia energii. W tym celu silnik musi być wyposażony w miernik energii, który nierzadko stanowi element motorów synchronicznych. Niemniej jednak, w przypadku najprostszych silników z prędkością stałą trzeba go zainstalować osobno.

FlexLink projektuje silniki i linie produkcyje o niskim zużyciu energii

FlexLink koncentruje się na projektowaniu rozwiązań przepływu produkcji cechujących się niezawodnością, opłacalnością i niskim zużyciem energii. Badamy nowe technologie napędów, które wyróżniają się niskim zużyciem energii, zajmują mniej miejsca i są łatwe do sterowania. Już teraz oferujemy rozwiązania wykorzystujące silniki synchroniczne spełaniające normę IE4. Ponadto, pracujemy nad projektami wydajnych układów umożliwiających odpowiednie wykorzystanie silników. Oferując szeroką gamę produktów pragniemy być niezawodnym partnerem w budowaniu wydajnych produkcji z korzyścią zarówno dla producenta, jak i środowiska.

Mam nadzieję, że zainteresował Cię ten artykuł na temat różnych czynników, wpływających na zużycie energii w branży produkcyjnej. Zapraszam do zadawania pytań lub do odwiedzenia naszej strony lub kanałów mediów społecznościowych, gdzie uzyskasz więcej informacji. Nie zapomnij także wpadać na naszego bloga, gdzie znajdziesz więcej ciekawych artykułów.

Anders Ek 6 artykułów
Anders Ek jest Research Engineer w FlexLink w Szwecji.

Skomentuj ten wpis jako pierwszy!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.


*


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.