В: Защо потреблението на компресиран въздух в машините за опаковане е толкова голяма загриженост за производствените предприятия и къде се губи енергията?

Компресираният въздух често се нарича «четвъртата комунална услуга» в съвременното производство, заедно с електричеството, газта и водата. Всъщност той е най-скъпата комунална услуга за производство. Удивителните 85 % до 90 % от електрическата енергия, използвана за захранване на въздушния компресор, се губят под формата на топлина. Само 10 % до 15 % се преобразуват в полезна пневматична енергия. В големи опаковъчни заводи, където хиляди пневматични цилиндри работят непрекъснато, ден и нощ, консумацията на компресиран въздух представлява значителни операционни разходи и съществен източник на въглеродни емисии.

Опаковъчните машини, включително картонерите, машините за опаковане в торби, машините за запечатване на подноси, системите за вземане и поставяне, както и палетизаторите, силно разчитат на пневматични системи. Пневматичните системи се избират поради тяхната бързина, надеждност, чистота и висока мощност на единица обем. Въпреки това, тъй като пневматичните системи са лесни за инсталиране, те често не се оптимизират достатъчно добре. Това води до масивни загуби на енергия в няколко области:

• Еднакъв натиск при ходовете без работа: Стандартен пневматичен цилиндър е проектиран да извършва основната си работа (например, стягане, пресоване или бутане на тежка кутия) по време на напредващия си ход. Това изисква високо налягане, обикновено 6 bar. При обратния ход обаче цилиндърът просто се връща в изходното си положение, без да движи натоварване. Въпреки това стандартните конфигурации подават едно и също налягане от 6 bar компресиран въздух към двете страни на цилиндъра, което води до загуба на енергия при обратния ход.
• Преувеличено специфициране на високото налягане на въздуха: Проектирането на машини често предвижда по-високо работно налягане, отколкото е необходимо, за да се осигури резервна безопасност. Ако една машина може да функционира отлично при 4 bar, но заводът доставя 6 bar, системата губи огромно количество компресиран въздух при всеки отделен цикъл.
• Прекомерен мъртъв обем: Обемът на въздуха, съдържащ се в тръбопровода между регулиращия клапан и цилиндъра, се нарича „мъртъв обем“. При всеки цикъл този въздух се натиска и след това се изпуска в атмосферата, без да извършва полезна работа. Ако тръбопроводът е прекомерно дълъг или има по-голям диаметър от необходимия, този мъртъв обем отнема значително количество въздух.
• Непрекъснато отпадно отдаване на енергия: По време на нормалното превключване на клапаните стандартните соленоидни клапани изпускат натиснатия въздух директно в атмосферата, като по този начин губят ценна енергия под налягане, която би могла да се рециклира.

За B2B производствени предприятия и OEM производители на опаковки тези неефективности се натрупват до хиляди долари годишно в загубена електроенергия. Оптимизирането на пневматичната енергия вече не е само екологична цел; това е критично изискване за поддържане на конкурентоспособността по отношение на разходите.

В: Какви са клапаните за спестяване на въздух и двойното налягане в пневматичните вериги и как те оптимизират потреблението на енергия в опаковъчните приложения?

Най-ефективният начин за намаляване на загубите на компресиран въздух в опаковъчните машини е чрез внедряване на напреднали клапани за спестяване на въздух и двойни налячни вериги. Тези технологии целят основния източник на пневматични загуби: хода без работа.

AIRWORK е разработил специализирани решения за клапани за спестяване на въздух, които работят по принципа на оптимизиране на налягането и рециклиране на въздуха:

• Двойни налячни вериги: Клапанът за спестяване на въздух може да бъде конфигуриран така, че да подава високо налягане (например 6 бара) към цилиндъра при хода напред и ниско налягане (например 2 или 3 бара) при хода назад. Чрез намаляване на налягането при хода назад до минималното ниво, необходимо за връщане на буталото, цилиндърът потребява до 50 % по-малко въздух при хода си назад. При милиони цикли това води до общо намаляване на потреблението на въздух с 25 % до 35 % за този изпълнителен механизъм.
• Вградени регулатори на налягането: Енергоспестяващите колектори на AIRWORK включват компактни, високоточни регулатори, монтирани директно в тялото на клапаните. Това позволява на инженерите да нагласяват работното налягане на отделните цилиндри според точните им изисквания към натоварването и така да се предотврати надналягането на цялата машина.
• Рециклиране на изпускателния въздух: Някои от напредналите клапани за спестяване на въздух на AIRWORK включват вътрешна байпас-верига. Когато цилиндърът завърши своята високоналягаща се изходяща ходка, вместо да изпусне целия под налягане въздух в атмосферата, клапанът препраща част от този въздух, за да се създаде налягане в противоположния край на цилиндъра за обратната ходка. Този механизъм за рециклиране позволява обратната ходка да се извършва чрез „безплатен“ отпадъчен въздух, което допълнително намалява натоварването върху въздушния компресор.
• Технология за соленоиди с ниска мощност: Самите соленоидни клапани потребяват електрическа енергия. Енергоспестяващите намотки на AIRWORK потребяват само от 0,5 до 1,5 вата електрическа енергия, в сравнение със стандартните намотки от 4 до 5 вата. Това намалява топлинната генерация в електрическите шкафове и понижава общото електрическо потребление.

В: Какви проектиране практики трябва да прилагат инженерите от НИОКР, за да минимизират мъртвия обем в пневматичните системи на опаковъчните машини?

Макар клапаните за спестяване на въздух да дават незабавни резултати, инженерите от НИОКР могат да постигнат допълнителна енергийна оптимизация чрез прилагане на интелигентни пневматични проектиране практики. Минимизирането на мъртвия обем е ключова стратегия:

• Монтиране на клапани близо до цилиндрите: Традиционно соленоидните клапани се групират заедно в централен шкаф за лесно поддържане. Макар и удобно, това изисква дълги тръбни участъци до цилиндрите, което води до значителен мъртъв обем. Инженерите трябва да използват децентрализирани клапанни колектори, като например компактната серия на AIRWORK, монтирани директно върху рамката на машината близо до изпълнителните механизми, за да се запази дължината на тръбите под 500 мм.
• Оптимизираме Тръби Диаметър: Изборът на диаметър на тръбите е деликатен баланс. Твърде тесните тръби ограничават потока и забавят работата на машината. От друга страна, твърде широките тръби увеличават мъртвия обем. Инженерите от НИО трябва да използват софтуера за изчисляване на потока на AIRWORK, за да изберат минималния диаметър на тръбите, който отговаря на изискванията за скорост на цилиндъра.
• Изберете компактни и интегрирани актуатори: Съвременните опаковъчни машини имат полза от интегрирани цилиндър-клапанни блокове. Като комбинирате клапана за управление и цилиндъра в един физически блок, се елиминира напълно свързващата тръбна арматура, като мъртвият обем се намалява до нула.

В: Каква е общата стойност на собствеността (TCO) и възвращаемостта на инвестициите (ROI) при модернизация към пневматичните системи за спестяване на въздух на AIRWORK?

За менаджърите по набавки в B2B сектора е от съществено значение да оценят финансовата жизнеспособност на модернизацията към енергийно ефективни пневматични системи. Модернизацията на стандартни клапани към пневматичните системи за спестяване на въздух на AIRWORK представлява незначителни първоначални капитали, но осигурява изключително бързо възстановяване на инвестициите:

• Бързо възстановяване на инвестициите (ROI): В типичен опаковъчен завод, работещ 24/7, модернизацията на една високоциклова опаковъчна линия с клапани за спестяване на въздух на AIRWORK може да намали разходите за електричество с 500–1500 щ.д. долара на машина годишно. Периодът за възстановяване на инвестициите за замяната на клапаните често е по-малък от 6 месеца.
• Намалено обслужване на компресорите: Намаляването на въздухопотреблението намалява натоварването върху въздушните компресори на завода. Компресорите работят по-студени, износват се по-бавно и изискват по-малко скъпо обслужване и основен ремонт, което удължава общия им срок на експлоатация.
• Намаляване на въглеродния отпечатък: Минимизирането на електроенергийното потребление директно намалява емисиите на парникови газове от завода. Използването на продукти от AIRWORK позволява на производствените компании да документират конкретни данни за спестяване на енергия, което им помага да постигнат корпоративните си цели за устойчивост и да се съобразяват с международните екологични стандарти, като например ISO 50001.

Чрез сътрудничество с AIRWORK производителите на опаковъчни OEM решения и производствените заводи могат да превърнат пневматичните си системи от скъпи енергийни „дупки“ в изключително оптимизирани, устойчиви и икономически ефективни автоматизирани активи.