Efektywność energetyczna w odlewnictwie ciśnieniowym: gdzie zużywana jest energia i gdzie można ją oszczędzać

Gdzie zużywana jest energia w komórce odlewniczej

W broszurze Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych poświęconej branży odlewniczej podano, że 55% zużycia energii przypada na proces topienia. Dane te są nieco starsze i dotyczą całej branży odlewniczej, ale potwierdzają to, co obserwują producenci odlewów ciśnieniowych w swoich zakładach: dominują procesy termiczne.

Najpierw zmierz, potem podejmij decyzję

Bez danych działania oszczędnościowe pozostają jedynie domysłami. W wielu zakładach energia jest rejestrowana wyłącznie na liczniku głównym. Podliczniki przy piecach, maszynach i sprężarkach pozwalają uwidocznić rozkład zużycia.

• Energia na jedną dobrą część lub na kilogram dobrych odlewów jako kluczowy wskaźnik
• Obciążenie podstawowe podczas przerw, w weekendy oraz podczas zmian matryc
• Porównanie identycznych maszyn lub zmian
• Rejestrowanie odpadów i zwrotów w kilogramach, a nie tylko w sztukach

Systematyczne ramy dla tego procesu zapewniają systemy zarządzania energią zgodne z normą ISO 50001.

Mniej metalu w obiegu, mniejsze straty ciepła

Każdy kilogram metalu, który nie trafi do partii produktów bez wad, musi zostać ponownie przetopiony. Wydajność – stosunek masy odlewu bez wad do masy wlanego metalu – jest zatem kluczowym wskaźnikiem energetycznym. Zoptymalizowane układy wlewowe i przelewowe, stabilne procesy oraz niski wskaźnik odrzutów zmniejszają ilość zwrotów.

• Trzymaj pokrywy i drzwiczki pieca zamknięte, a uszczelki w nienaruszonym stanie
• Należy regularnie sprawdzać izolację i wykładzinę ogniotrwałą – gorące punkty na obudowie wskazują na straty
• Nie należy ustawiać temperatur podtrzymywania wyższych niż wymagane w procesie
• Należy unikać długiego czasu utrzymywania temperatury oraz niepotrzebnego transportu kadzi
• Dopasuj wielkość pieca i wydajność topienia do rzeczywistego zapotrzebowania

Który typ pieca nadaje się do danego zadania, opisano w artykule Piec dozujący, piec do topienia czy piec do utrzymywania temperatury?. Piece używane są dostępne w sekcji piece.

Hydraulika: doprowadzanie cieczy tylko wtedy, gdy jest to potrzebne

W starszych maszynach do odlewania ciśnieniowego silniki o stałej prędkości obrotowej często napędzają pompy w trybie ciągłym, nawet gdy maszyna oczekuje na natryskiwanie, wyjęcie odlewu lub kolejny cykl. Napędy o zmiennej prędkości dostosowują przepływ do rzeczywistego zapotrzebowania.

Na przykład firma Bühler oferuje modernizację ServoDrive dla swoich serii Carat i Ecoline – silnik z regulacją częstotliwości w połączeniu z wielostopniową pompą o stałej wydajności – i twierdzi, że pozwala to zaoszczędzić ponad 40 % energii elektrycznej zużywanej przez maszynę. Liczby te są deklaracjami producenta; rzeczywista oszczędność zależy od maszyny, cyklu pracy i udziału czasów przestoju.

Regulacja temperatury matrycy, natryskiwanie i chłodzenie

Matraca musi być utrzymywana w określonym przedziale temperatur: na początku podgrzewana, a podczas produkcji chłodzona. Urządzenia do regulacji temperatury, izolowane przewody oraz dobrze zaprojektowany system chłodzenia matrycy pozwalają zachować tę równowagę przy mniejszym zużyciu energii. Chłodzenie matrycy zapewnia również natryskiwanie – nadmierna ilość środka natryskowego wiąże się z większym zużyciem środka antyadhezyjnego, sprężonego powietrza, a często także dodatkowej energii grzewczej.

Więcej informacji na ten temat można znaleźć w „Regulacja temperatury w odlewaniu ciśnieniowym” oraz Zraszanie matrycy w odlewaniu ciśnieniowym.

Sprężone powietrze: kosztowne i często nieszczelne

Sprężone powietrze jest jedną z najdroższych form energii w zakładzie. Zgodnie z arkuszem informacyjnym organizacji Compressed Air Challenge dotyczącym wycieków, wycieki mogą powodować straty rzędu 20–30 % wydajności sprężarki; zakład, który nie jest odpowiednio konserwowany, będzie prawdopodobnie charakteryzował się wskaźnikiem wycieków wynoszącym około 20 % całkowitej zdolności produkcyjnej, podczas gdy w dobrze utrzymanym systemie wskaźnik ten powinien wynosić mniej niż 10 %.

• Regularne wykrywanie wycieków, np. za pomocą urządzeń ultradźwiękowych, oraz szybkie naprawy
• Sprawdź, czy funkcje przedmuchiwania można skrócić lub zastąpić
• Nie należy ustawiać ciśnienia w sieci wyższego niż wymaga tego najbardziej wymagający odbiornik
• Odciąć dopływ do komór, które nie są w trakcie produkcji

Maszyny używane i modernizacja

Efektywność energetyczna to nie tylko kwestia najnowszych maszyn. Produkcja nowej maszyny również wymaga zużycia energii i surowców; dalsze użytkowanie maszyny w dobrym stanie pozwala tego uniknąć. Dzięki gruntownemu remontowi starsze maszyny można zmodernizować, na przykład wyposażając je w napędy dostosowane do zapotrzebowania, o ile producent oferuje taką możliwość.

Więcej informacji na temat roli używanych maszyn w zrównoważonej produkcji można znaleźć na stronie Zrównoważona alternatywa.

Stabilne procesy to najlepszy sposób na oszczędzanie energii

W odlewaniu ciśnieniowym efektywność energetyczna zaczyna się od metalu: najmniejszy wpływ na zużycie energii mają: niewielka ilość odpadów, wysoka wydajność oraz dobrze izolowane piece. Dodatkowo przyczyniają się do tego hydraulika dostosowana do zapotrzebowania, konsekwentne zarządzanie trybem czuwania, dobre zarządzanie temperaturą oraz szczelna sieć sprężonego powietrza. Ci, którzy mierzą zużycie energii na jedną dobrą część, mogą ustalać priorytety działań i weryfikować ich skuteczność.

Pytania dotyczące efektywności energetycznej w odlewnictwie ciśnieniowym