Esztergált munkadarabok energiahatékony gyártása
Egy modern megmunkálógép energiaigényének mintegy 15%-át a hűtésre fordítja. A villamos berendezéseket magába foglaló kapcsolószekrényt természetesen hűteni kell, csakúgy, mint a forgó tengelyeket. Az energiahatékonyabb hűtésre való átállás ezért jelentős megtakarítást eredményezhet. A Rittal új Blue e+ folyadékhűtő családja ezt a lehetőséget biztosítja. A kiemelkedő energiahatékonyságot most a Bosch Rexroth elchingen-i üzemében működő CNC esztergagép mellé telepített alkalmazás is bebizonyította.
A Bosch Rexroth nagy hangsúlyt fektet az energiahatékonyságra. A vállalat, aminek több mint 30 500 dolgozója van világszerte, a “GoGreen” energiahatékonysági projektet is vezeti a központjában. Ennek során megvizsgálták a Rexroth nemzetközi gyártelepein tapasztalható energia- és költségmegtakarítási potenciált valamint a CO2 kibocsátás csökkentésének lehetőségét. A GoGreen egyúttal a Rexroth saját, univerzális 4EE (Rexroth for Energy Efficiency) rendszerét használja, amely magában foglalja az új gépmegoldások kifejlesztését csakúgy, mint a meglévő üzemek és berendezések optimalizálását. Ez négy változót vesz figyelembe az energiahatékonyság növelése érdekében a gép teljes életciklusán keresztül. Ráadásul a GoGreen különféle intézetekkel és technológiai partnerekkel is együttműködik – mint például a PTW (a darmstadt-i Műszaki Egyetem Gyártástechnológiai és Gépipiari tanszéke) vagy a Rittal –, hogy a gyakorlatba is át tudja ültetni a kutatási eredményeket. Az együttműködés és a közös, gyakorlati kutatások legfontosabb eredménye, hogy a feltárt fejlődési lehetőségeket azonnal a gyártásban tudják alkalmazni. A gépek és gyári berendezések energiahatékonyságának növelése a kutatás kiemelt fókusza: “Az ehhez hasonló projektek célja, hogy azonnal gyakorlatba ültethető energiahatékonysági fejlesztéseket és konkrét megoldásokat nyújtson.” – mondja Leo Pototzky, a GoGreen projektvezetője a Bosch-nál.
A CNC esztergagépek átszerelése
A Bosch Rexroth elchingen-i gyárában többek között hidraulikus szivattyúkat és mobil megmunkálógépek motorjait gyártják. Ezeket aztán például mezőgazdasági gépekbe vagy szállítószalagokba építik be. A szivattyúkhoz különféle komponenseket is gyártanak és munkálnak meg, többek között egy DMG GMX 250 típusú CNC marógépen. “2017. novemberében a projekt részeként átszereltük a CNC esztergánkat a Rittal új Blue e+ folyadékhűtőjére.” – mondja Leo Pototzky. A gép teljes terhelése 75 kVA és heti 6 napot üzemel három műszakban. Az energiahatékonyságban bekövetkező számszerű változások rögzítésére mind az átszerelés előtt, mind pedig utána részletesen dokumentálták a fogyasztást.
A fémek vágását végző gépek és eszközöknek rendszerint hűteni kell a tengelyét, hogy a meghajtó és a megmunkálási folyamat által is keltett hőt el lehessen vezetni. A tengelyeket folyadékkal hűtik. A CNC gép átszerelése után a Blue e+ chiller biztosította ennek a gépnek a hűtőfolyadékot. Egy inverteres DC kompresszor állítja elő a megfelelő hűtési teljesítményt a folyadékhűtőben. Ezt a hűtőközeget aztán csővezeték közvetíti a fogyasztóhoz, jelen esetben a folyadékhűtött meghajtó tengelyéhez. Annak érdekében, hogy a gép vezérlését ellátó kapcsolószekrényt is hűtsék, a korábbi kompresszoros hűtőberendezést is Blue e+ folyadékhűtőre cserélték.
Jelentős ugrás az energiahatékonyságban
A darmstadt-i műszaki egyetem kutatói a projekt során végig mérték a fogyasztási értékeket. A gép különféle üzemállapotait szintén rögzítették, és itt két alapvető megkülönböztetést tettek: a “munka” állapotban a gép munkadarabokat esztergált, míg az “üzem” állapotban a gép üzemben volt, de megmunkálási folyamat nem zajlott, hanem vagy munkadarab- vagy eszközcsere történt éppen. A gép összes megmunkálófejének egyéni fogyasztását is mérték, hogy részletes elemzést tudjanak végezni. A gép két állapota közötti legfőbb különbség az energiafogyasztásban a meghajtó, illetve a hűtőközeg-ellátó rendszer fogyasztásából eredt.
A hűtés részesedése a gép átszerelése előtt kb. 17% volt munka állapotban, és kb. 25% üzemi állapotban, a gép műszaki állapotától függően. Az energiafogyasztást jelentősen csökkenteni lehetett energiahatékony eszközökkel. Az új folyadékhűtő kevesebb, mint a felét fogyasztja a korábbi chillernek. A kapcsolószekrény hűtésénél pedig 80% fölötti megtakarítást értek el. “Ha ezt az értéket egy évre vetítjük, ez mintegy 7000 kWh energia megtakarítását jelenti a CNC gép kapacitásától függően.” – tette hozzá Leo Pototzky, akit lenyűgöztek az átszerelés után kapott eredmények. Hozzátette: “A mi példánk is azt mutatja, hogy számos szektorban bújik még meg jelentős energiamegtakarítási lehetőség.” A mérések egyúttal az új folyadékhűtő egy másik pozitív hatását is igazolták: a régi gép hűtőközeg-hőmérsékleti hiszterézise 2 K fölötti érték volt, míg az új Blue e+ chillernél ez rendkívül alacsony (+/- 0,2 K). Ez azt jelenti, hogy jóval precízebb értéken tartja a gép a hűtőközeget, ami a megmunkált precíziós munkadarabok minőségére is jótékony hatással van.
Töretlenül az energiahatékonyság felé
A Bosch Rexroth 2011 óta számos energiamegtakarítási intézkedést vezetett be a GoGreen projekt keretében. A megtakarítások különféle területeken jelentkeztek az üzemben. A Blue e+ energiahatékony folyadékhűtők és kompresszoros klímaberendezések jelentős részben járultak hozzá ezekhez a pozitív eredményekhez.
Chillerek három teljesítményosztályban
A Blue e+ foyladékhűtő család kiemelkedő energiahatékonysággal rendelkezik. A hűtéstechnika területén a hatékonyság mérésének döntő ismérve az energiahatékonysági együttható (Energy Efficiency Ratio, EER). Ezt az értéket a hűtési teljesítmény és a felhasznált energia hányadosaként számolják. Minél magasabb az EER, annál jobb. A hagyományos forrógáz-bypass folyadékhűtők kb. 1-es EER értékkel rendelkeztek. A Rittal az új Blue e+ chillerekkel megközelíti a 4-es EER értéket. Ennek a hatékonyságnak a forrása a sebességszabályozott kompresszor, ami mindig a hűtési igénynek megfelelő teljesítményt biztosítja. A Rittala precízen vezérelt DC szinkronmotoros kompresszorokra épít. Ennek eredményeként a minden pillanatban ideális fordulatszámon üzemelő kompresszorok mintegy 70% energiamegtakarítást képesek elérni a forrógáz-bypass berendezésekhez képest. További műszaki innováció a mikrocsatornás technológia a hőcserélőben, ami a szükséges hűtőközeg mennyiségét 55%-kal csökkenti, ez pedig jelentős környezetterhelés-csökkenés.
A Blue e+ chillerek három kivitelben érhetők el, rugalmas vezérléssel: 0,8 – 2,5 kW; 1 – 4 kW és 1,5 – 6 kW tartományban. A fokozott biztonságról a beépített áramlásmérő szelep és a töltetjelző gondoskodik. Ezen túl egy túlnyomásszelepet építettek be a hűtőkörbe, ami automatikusan kinyit, ha a hűtőfolyadék körben zavar támad. A szűrőbetét-felügyelet időben tájékoztatja a kezelőt, ha cserélni kell a filtert. A folyadékhűtőket a világon bárhol lehet használni, minden ismert frekvencián és feszültségen működnek (380 – 415 V 50 Hz; 440 – 480 V, 60 Hz, 3 fázis (+/- 5%)). A berendezések minden fő piacra érvényes tanúsítvánnyal rendelkeznek (cULus Listed, EAC, TÜV).
A chillereket nagyon könnyű használni. Az érintőképernyős vezérlőpanel minden üzenetet szövegesen is megjelenít, 21 nyelv közül lehet választani. A kezelő minden fontos információt és státusz üzenetet gyorsan és világosan megkap, gyors beavatkozást lehetővé téve. A fontos üzeneteket vezeték nélkül is lehet továbbítani a Blue e+ applikációba, ami a chillerrel NFC interfészen keresztül kommunikál. Ez nagyon megkönnyíti a munkát, ha sok chillert kell egyidejűleg menedzselni. A RiDiag III paraméterező és diagnosztikai szoftver szintén használható. Az új IoT interfésszel történő kapcsolat akár USB-n, akár különféle hálózati protokollokon keresztül is megvalósítható. Minden funkció, kijelzés és üzemállapot, ami az érintőképernyőn megjelenik, szimultán látható a monitoron is. Különféle szoftverek segítségével pedig az energiahatékonyság elemzése illetve a karbantartás támogatása is elvégezhető.
Rittal