J: Kāpēc kompresijas gaisa patēriņš iepakojuma mašīnās ir tik liela problēma ražošanas uzņēmumiem un kur tiek izšķērdēta enerģija?

Saspiestais gaiss bieži tiek dēvēts par 'ceturto komunālo pakalpojumu' mūsdienu ražošanā, līdzās elektrībai, gāzei un ūdenim. Tomēr tas ir ievērojami dārgākais komunālais pakalpojums ražošanai. Apsveriet, ka 85–90 % elektriskās enerģijas, ko izmanto gaisa kompresoram, zaudējas kā siltums. Tikai 10–15 % tiek pārvērsta lietojamā pneimatiskajā enerģijā. Augstas apjomu iepakošanas rūpnīcās, kur tūkstošiem pneimatisko cilindru nepārtraukti darbojas diennaktī, saspiestā gaisa patēriņš veido milzīgu operacionālo izmaksu posteni un būtisku oglekļa emisiju avotu.

Iepakošanas mašīnas — tostarp kastu iepakošanas iekārtas, maisu piepildīšanas mašīnas, trīsdaļu vāku noslēgšanas sistēmas, izvēles un novietošanas sistēmas un paletes veidošanas iekārtas — ļoti atkarīgas no pneimatiskajām sistēmām. Pneimatisko sistēmu izvēlas tāpēc, ka tās ir ātras, uzticamas, tīras un nodrošina augstu jaudas blīvumu. Tomēr, tā kā pneimatiskās sistēmas ir vienkārši uzstādāmas, tās bieži tiek slikti optimizētas. Tas noved pie milzīga enerģijas zaudējuma vairākos aspektos:

• Vienmērīgs spiediens neekspluatācijas ciklos: standarta pneimatiskais cilindrs ir izstrādāts, lai veiktu savu galveno darbu (piemēram, spiestu, piespiestu vai pabīdītu smagu kasti) tā virzienā uz priekšu. Tas prasa augstu spiedienu, parasti 6 bāri. Tomēr atgriešanās gaitā cilindrs vienkārši atgriežas sākotnējā stāvoklī, nekustot nekādu slodzi. Tomēr standarta iestatījumi piegādā to pašu 6 bāru kompresēto gaisu gan cilindra priekšējam, gan aizmugurējam galam, tādējādi izšķiežot enerģiju atgriešanās gaitā.
• Augsts gaisa spiediens — pārmērīga specifikācija: mašīnu projektētāji bieži norāda augstāku ekspluatācijas spiedienu, nekā nepieciešams, lai nodrošinātu drošības rezervi. Ja mašīna var ideāli darboties pie 4 bāriem, bet rūpnīca piegādā 6 bārus, sistēma katrā ciklā izšķiež milzīgu daudzumu kompresētā gaisa.
• Pārmērīgs mirušais tilpums: Gaisa tilpums, kas atrodas caurulē starp vadības vārstu un cilindru, tiek saukts par „mirušo tilpumu“. Katrā ciklā šis gaiss tiek paaugstināts spiedienā un pēc tam izlaists atmosfērā, neveicot nekādu noderīgu darbu. Ja caurule ir pārāk gara vai tā diametrs ir lielāks, nekā nepieciešams, šis mirušais tilpums iztērē ievērojamu daudzumu gaisa.
• Nepārtraukta izplūdes atkritumu rašanās: Normālas vārsta pārslēgšanas laikā standarta solenoīda vārsti izplūde spiesto gaisu tieši atmosfērā, izmetot vērtīgo spiediena enerģiju, ko varētu atkārtoti izmantot.

B2B ražošanas uzņēmumiem un iepakojumu OEM ražotājiem šīs neefektivitātes katru gadu rada tūkstošiem dolāru lielas izšķērdīgas elektroenerģijas rēķinus. Pneimatiskās enerģijas optimizācija vairs nav tikai vides mērķis; tā ir būtiska prasība, lai saglabātu izmaksu konkurētspēju.

J: Kā gaisa taupīšanas vārsti un divspiediena pneimatiskās ķēdes optimizē enerģijas patēriņu iepakojuma pielietojumos?

Efektīvākais veids, kā samazināt saspiestā gaisa izšķērdi iepakojuma mašīnās, ir ieviest modernas gaisa taupīšanas vārstus un divspiediena ķēdes. Šīs tehnoloģijas mērķtiecīgi risina pneimatisko izšķērdi — neaktīvo (nestrādājošo) ciklu.

AIRWORK ir izstrādājusi specializētus gaisa taupīšanas vārstu risinājumus, kas darbojas pēc spiediena optimizācijas un gaisa atkārtotas izmantošanas principa:

• Divspiediena ķēdes: Gaisa taupīšanas vārsts var tikt konfigurēts tā, lai cilindram piegādātu augstu spiedienu (piemēram, 6 bāri) uz priekšējo gaitu un zemu spiedienu (piemēram, 2 vai 3 bāri) uz atgriezenisko gaitu. Samazinot atgriezeniskās gaitas spiedienu līdz minimālajam līmenim, kas nepieciešams, lai atgrieztu virzuli, cilindrs patērē līdz 50 % mazāk gaisa atgriezeniskajā gaitā. Miljoniem ciklu laikā tas nozīmē, ka šīs darbiniekas kopējais gaisa patēriņš samazinās par 25 % līdz 35 %.
• Iebūvēti spiediena regulatori: AIRWORK enerģijas taupīšanas kolektori ietver kompaktus, augstas precizitātes regulatorus tieši vārstu korpusā. Tas ļauj inženieriem pielāgot atsevišķu cilindru darba spiedienu, lai tas atbilstu to precīzajām slodzes prasībām, novēršot vispārēju mašīnas pārspiedienu.
• Izplūdes gaisa pārstrāde: Daži no AIRWORK jaunākās paaudzes gaisa taupīšanas vārstiem ietver iekšēju apvedceļa shēmu. Kad cilindrs pabeidz savu augsta spiediena virzienā notiekošo ciklu, nevis izlaižot visu spiediena pakļauto gaisu atmosfērā, vārsts pārvirza daļu no šī gaisa, lai spiediena palīdzību nodrošinātu cilindra pretējam galam atgriešanās ciklam. Šī pārstrādes mehānisms ļauj pabeigt atgriešanās ciklu, izmantojot „bezmaksa“ atkritumu gaisu, tādējādi vēl vairāk samazinot slodzi uz gaisa kompresoru.
• Zema jaudas solenoīda tehnoloģija: Solenoīda vārsti paši patērē elektrisko enerģiju. AIRWORK energoefektīvās spoles patērē tikai 0,5–1,5 vatus elektriskās enerģijas salīdzinājumā ar standarta 4–5 vatu spolēm. Tas samazina siltuma veidošanos elektro škaņu skapjos un pazemina kopējo elektriskās enerģijas patēriņu.

J: Kādus konstruēšanas principus R&D inženieriem vajadzētu ievērot, lai minimizētu pneimatisko mirušo tilpumu iepakojuma mašīnās?

Kaut arī gaisa taupīšanas vārsti nodrošina nekavējoties redzamus rezultātus, R&D inženieri var sasniegt papildu enerģijas optimizāciju, ieviešot gudras pneimatiskās konstruēšanas metodes. Mirušā tilpuma minimizēšana ir viena no galvenajām stratēģijām:

• Vārstu montāža tuvu cilindriem: Tradicionāli elektromagnētiskie vārsti ir savākti kopā centrālā skapī, lai nodrošinātu vieglu apkopi. Lai arī tas ir ērti, tas prasa garas caurules līnijas līdz cilindriem, radot lielu mirkļa tilpumu. Inženieri būtu jāizmanto decentralizēti vārstu bloki, piemēram, AIRWORK kompaktais sērija, kurus montē tieši uz mašīnas rāmja tuvu darbiniekiem, lai caurulīšu garums nepārsniegtu 500 mm.
• Optimizēt Trubu Diametrs: Cauruļu izmēru noteikšana ir precīza līdzsvara jautājums. Pārāk šauras caurules ierobežo plūsmu un palēnina mašīnas darbību. Tomēr pārāk platas caurules palielina mirkļa tilpumu. R&D inženieriem vajadzētu izmantot AIRWORK plūsmas aprēķināšanas programmatūru, lai izvēlētos minimālo cauruļu diametru, kas atbilst cilindra ātruma prasībām.
• Izvēlieties kompaktus un integrētus darbinātājelementus: Mūsdienu iepakojuma mašīnām ir lietderīgi integrēti cilindru-vārstu bloki. Apvienojot vadības vārstu un cilindru vienā fiziskā vienībā, savienojošās caurules pilnībā tiek novērsta, un mirtošais tilpums kļūst vienāds ar nulli.

J: Kāda ir AIRWORK enerģiju taupīšanas pneimatisko sistēmu kopējā īpašumtiesību izmaksu (TCO) un peļņas atgūšanas likme (ROI)?

B2B iegāžu pārvaldniekiem ir būtiski novērtēt enerģiju taupīšanas pneimatisko sistēmu finansiālo izdevīgumu. Standarta vārstu nomaiņa pret AIRWORK enerģiju taupīšanas sistēmām prasa nelielas sākotnējās kapitāla izmaksas, tačau nodrošina ātru peļņas atgūšanas periodu:

• Ātra peļņas atgūšanas likme (ROI): Tipiskā 24 stundas diennaktī darbojošās iepakojuma rūpnīcas apstākļos vienas augstas ciklu iepakojuma līnijas modernizācija ar AIRWORK enerģiju taupīšanas vārstiem var samazināt elektroenerģijas rēķinus par 500–1500 USD uz vienu mašīnu gadā. Vārstu nomaiņas peļņas atgūšanas periods parasti ir īsāks par 6 mēnešiem.
• Samazināta kompresora apkope: Gaisa patēriņa samazināšana samazina slodzi uz rūpnīcas gaisa kompresoriem. Kompresori darbojas vēsāk, nodilst lēnāk un prasa retāk dārgas apkopes pārbaudes, tādējādi pagarinot to kopējo kalpošanas laiku.
• Oglekļa pēdas samazināšana: Elektroenerģijas patēriņa minimizēšana tieši samazina rūpnīcas parādīto siltumnīcefekta gāzu emisiju. Izmantojot AIRWORK piedāvātos risinājumus, ražošanas uzņēmumi var dokumentēt konkrētus enerģijas taupīšanas datus, kas palīdz sasniegt korporatīvos ilgtspējas mērķus un atbilst starptautiskajiem vides standartiem, piemēram, ISO 50001.

Sadarbojoties ar AIRWORK, iepakojuma OEM ražotāji un ražošanas rūpnīcas var pārvērst savas pneimatiskās sistēmas no dārgām enerģijas patēriņa vienībām par augsti optimizētiem, ilgtspējīgiem un izmaksu efektīviem automatizācijas resursiem.