Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Rexroth 4EE – jak zlepšit energetickou účinnost i produktivitu

Zdroje energie jsou stále vzácnější, dražší a poptávka po nich stále roste. Trendem dnešní doby je zaměřit pozornost na technologie, které pomáhají energii šetřit.
 
Využít celý potenciál úspor energie je možné pouze tehdy, uvažuje-li se o průmyslové výrobě jako celku. Unikátní systémový přístup Rexroth 4EE provází techniky hledáním úsporných řešení od analýzy stavu po implementaci
úsporných opatření.
 
Energetickou účinnost je možné optimalizovat ve všech fázích životního cyklu stroje, ovšem izolované kroky v komplexním systému obvykle vedou jen k malým výsledkům. Rexroth dokáže využít potenciál úspor v oblasti elektrických pohonů i hydraulických a pneumatických systémů ve všech fázích jejich životního cyklu, jak to ukazuje obr. 1.
 

Návrh energeticky efektivního systému

 
Od tvorby koncepce po každodenní provoz, od návrhu zcela nových zařízení po jejich modernizaci a retrofit – ve všech okamžicích je Rexroth po ruce s výkonnými softwarovými nástroji pomáhajícími optimalizovat spotřebu energie.
 
Simulace mechatronické soustavy ve fázi jejího návrhu umožňuje optimálně nakonfigurovat stroj nebo výrobní linku ještě před jejich uvedením do provozu. Již existující zařízení mohou být vylepšena prostřednictvím podrobné analýzy, k níž Rexroth nabízí vhodné softwarové nástroje. Jeden příklad za všechny: IndraSize je softwarový nástroj umožňující zvolit optimální elektrický pohon pro jednoduché i složité pohybové úlohy (obr. 2).
 
Jako doplnění softwarových nástrojů Rexroth zákazníkům nabízí také konzultace a technickou podporu. Výhodou je, že technici firmy Rexroth mají bohaté zkušenosti s elektrickými, pneumatickými i hydraulickými pohony.
 

Komponenty s velkou energetickou efektivitou

 
Při konstrukci zařízení mohou návrháři volit ze široké řady komponent s velkou energetickou účinností: vysoce účinné servopohony, hydraulická čerpadla s řízením otáček, lineární vedení s malým třením, dopravníky s velkou nosností i energetickou účinností apod. Lehká a přitom tuhá mechanická konstrukce pohyblivých částí snižuje hmotnost dílů, které je třeba uvádět do pohybu. Kompaktní pneumatické pohony šetří energii tím, že jejich tlakové ztráty jsou minimální (obr. 3). Všechny komponenty lze za pomoci softwarových nástrojů optimálně zkombinovat (obr. 4).
 

Rekuperace energie

 
U výrobních strojů je často třeba jejich pohyblivé části uvést do pohybu a vzápětí je zase zastavit. Na uvedení do pohybu je třeba vynaložit energii, kterou je zapotřebí vzápětí zase zmařit. Možnost kinetickou energii pohyblivých částí nepřeměnit na neužitečné teplo, ale rekuperovat, je lákavá.
 
U elektrických pohonů lze střídat režim motoru s režimem generátoru a brzdnou energii vracet zpět do sítě. U hydraulických obvodů lze přebytečnou energii ukládat v akumulátorech a využít ji v dalším cyklu (obr. 5). Například u hydraulického lisu s lisovací silou 1 000 kN je možné uplatněním hydraulického čerpadla řízeného měničem frekvence, vysoce účinných servopohonů a elektrické a hydraulické rekuperace ušetřit až 45 % energie.
 

Energie podle potřeby

 
Spotřebovat vždy jen tolik energie, kolik je nezbytně nutné – to je úkol pro měřicí a řídicí techniku. Pohony s měniči frekvence umožňují řídit otáčky např. hydraulických čerpadel. Pohonné jednotky Sytronix umožňují dosahovat konstantního tlaku v hydraulickém systému řízením otáček čerpadla. Tam, kde je třeba velký výkon, se použije asynchronní motor s měničem frekvence a axiální pístové čerpadlo. Naproti tomu tam, kde je třeba velká dynamika, je vhodnější synchronní servomotor. Úspory energie mohou být podle typu úlohy 50 % i více.
 
Pro snížení spotřeby energie pneumatických systémů se používají elektropneumatické ventily, které regulují rozvod tlakového vzduchu podle aktuální potřeby. V kombinaci s vhodným řídicím systémem a efektivními pneumatickými pohony s proporcionální regulací je úspora energie na výrobu tlakového vzduchu až 25 %.
 

Závěr

 
Náklady na energii představují značný podíl provozních nákladů. Čtyři součásti energetické efektivity – 4EE – však pomáhají nejen šetřit energii, ale vhodným uplatněním řídicí a automatizační techniky i zvýšit spolehlivost a produktivitu výrobních zařízení – to je velmi vítaný vedlejší efekt uplatnění této koncepce v praxi.
(Bosch Rexroth)
 
Obr. 1. V každé fázi životního cyklu stroje se nabízejí možnosti implementovat opatření ke zlepšení energetické efektivity
Obr. 2. IndraSize je softwarový nástroj pro výběr optimálního elektrického pohonu
Obr. 3. Čím je pneumatický pohon kompaktnější, tím menší je objem tlakového vzduchu, a tím méně je míst, kde mohou vznikat ztráty a úniky; příkladem může být ventilový terminál CL05 s krytím IP69K, který lze instalovat v provozních podmínkách v blízkosti pneumatického pohonu
Obr. 4. Výběr energeticky úsporných komponent pro výrobní transportní systémy usnadňuje on-line průvodce
Obr. 5. Pneumaticko-hydraulické akumulátory HAB-4X pomáhají zvyšovat efektivitu hydraulických systémů s cyklickými změnami zatížení