巴克豪斯塑料技术公司:有效降低注塑机的能耗

“Backhaus塑料技术”这一名称在汽车行业以及其他特别重视质量、创新能力和准时交货的领域享有极高的声誉。在完成管理层收购后,新任所有者曼弗雷德·甘特(Manfred Gante)携手130人的核心团队,经过十二个月的艰苦努力,成功将这家已脱离集团架构的企业重新带回了稳健的发展轨道。 为此,公司总裁始终致力于提升能源与工艺技术,以重拾企业不可或缺的竞争力。

“凭借我此前担任工厂厂长的经验,我清楚哪些领域存在优化潜力。我们必须在最短时间内成功释放这些潜力,以确保企业的持续运营,从而保障众多工作岗位的稳定。 由于我与林德拉尔(Lindlar)ONI-Wärmetrafo GmbH公司的执行合伙人沃尔夫冈·奥姆(Wolfgang Oehm)相识多年,且十分推崇他在塑料加工领域的专业知识,因此在他带领团队负责重启阶段的能源与工艺优化工作时,我对此深信不疑。我们必须设定一个高目标,并期待取得积极成果!”

曼弗雷德·甘特如此阐述了他推动公司在能源效率和工艺优化方面进行彻底转型的初衷。

注塑机的能耗占Backhaus公司电费支出的绝大部分,也是其总成本中的重要组成部分。能源价格的急剧上涨且仍在持续攀升,给该公司带来了越来越大的压力。因此,公司正寻求有效且可持续地降低设备能耗的方案。 ONI推出的“EtaControl®”技术应能成为理想的解决方案。“起初,我们对这一技术方案持相当怀疑的态度。 虽然我们希望借助这项技术降低能耗,但无论如何都必须确保不会对生产流程产生负面影响。在获得 ONI 的相关承诺并了解到其他加工商取得的节能成果后,我们不得不至少对‘EtaControl®’技术进行一次测试,”Gante 总结了他当时的顾虑。 该技术的核心在于可控的油流管理,它能根据机器在循环过程中的能耗需求以及具体成型件的情况,自动进行动态调节。 在前期,会在正在进行的制造过程中对机器进行功率测量并建立功率曲线。随后,通过ONI新开发的智能频率调节系统——该系统叠加在注塑机的现有控制系统之上——在实际运行中实现功率调节。

该控制系统不会干预现有的机器控制系统,而是独立运行。作为控制参数,系统会采集来自机器的工艺信息,例如与循环过程相关的无源触点信号、比例阀的电流以及模拟泵信号。

除了显著的节电效果外,该技术的核心优势在于不会限制注塑机的性能,即性能得以100%保留!通过一个钥匙开关,即可在保持机器参数和循环时间不变的前提下,轻松开启或关闭“Eta-Control®”功率调节功能。

为进行测试运行,选定了一台闭合力为660 MPa、驱动功率为75千瓦的试验机。根据改造前的功率测量数据,该生产过程实际消耗功率约为41千瓦。 改造并配备“EtaControl®”技术后,在保持所有机器参数不变的情况下,同一生产过程仅需约23千瓦。实现的18千瓦功率降低是一个极其令人印象深刻的结果。

考虑到年生产时间仅为4800小时,由此计算出的年节电量为86,400千瓦时。 此外,机器冷却系统和变电站的负荷也随之减轻,峰值能耗降低,并为生产扩建腾出了连接容量。因此,这一项节能措施带来了多重连锁效应,对整体能源平衡产生了积极影响。

“虽然根据 ONI 专家的项目介绍,我们原本就抱有一定期待,但试点设备上的机器优化结果对我们来说还是令人惊叹。鉴于这一卓越成果,我们委托对 ONI 建议的机器进行了改造,从而将这些机器的用电量降低了约 40%。 特别令人欣喜的是,通过在各个领域实现的节能,设备优化成本将在约1.3年内通过节省的费用实现自我回收,”曼弗雷德·甘特总结道,阐述了“EtaControl®”技术的应用成效。

关键因素:模具温度控制

在注塑生产中,质量、工艺稳定性和批量生产主要取决于模具温度控制。虽然这一认识并不新鲜,但由于缺乏可比性,人们往往忽视了以产品为导向的温度控制所能带来的成效。然而,曼弗雷德·甘特(Manfred Gante)却很快意识到了动态运行的“Rhytemper®”模具温度控制系统所带来的优势。

Backhaus公司为各行各业生产高品质的塑料部件。与其他企业一样,产品品质和单件成本是维系客户忠诚度和保持竞争力的关键因素。针对某些产品,事实证明,采用传统的温控技术不仅难以达到要求的产品质量,更完全无法实现必要的短周期生产。

其后果要么是失去大量订单,要么是陷入严重亏损,无论哪种情况都会给公司带来巨大问题。必须有效解决这一难题,为此公司选择了 ONI 推出的动态“Rhytemper®”温控系统。

为了对传统温控技术与动态系统进行客观对比,必须创造可比的测试条件。因此,在实施前先优化了生产流程,并充分挖掘了传统温控技术的全部潜力。只有在完成这些优化并获得关于质量、工艺稳定性和循环时间的结果后,才开始采用“Rhytemper®”技术进行生产。 该领域的成果非常令人信服。循环时间缩短了10%至22%,能耗大幅降低,废品率也显著减少。作为额外优势,安装“Rhytemper®”系统后,发现模具冷却回路的负荷明显降低。

“根据经验,我们深知,现代机械技术与创新的模具开发及高品质模具相结合,需要一套与系统相匹配的模具温度控制系统。只有当核心工艺中的所有组件都能以最佳状态运行,才能确保在尽可能低的能耗下持续生产出顶级产品。 正因如此,我们系统地应用了‘Rhytemper®’技术,最大限度地发挥其优势,不仅在一定程度上提升了产品质量,更重要的是,我们再次将单位成本控制在合理范围内,”Gante 如此阐述了他使用现代 ONI 温控系统的经验。

将制冷机调至最低档,利用余热供暖

过去,用于注塑模具的冷却水(其进水温度恒定保持在12摄氏度)全年均由制冷机组提供。然而,制冷机组是耗能大户,不仅导致电力消耗巨大,还相应地推高了电费账单。 在 Backhaus,ONIKonzept 方案规定仅在炎热的夏季和过渡期使用制冷机提供冷却能源。约 65% 的生产时间无需使用制冷机。 在过渡期和冬季,一种被称为“冬季减载”的系统负责为功率超过500千瓦的模具循环系统提供制冷能源。采用该技术时,现有的自然冷却器会根据室外空气温度完全或部分替代制冷机组,从而将能耗降低至此前消耗量的约2%至3%。

在 Backhaus,供暖热源不再使用天然气或燃油,而是利用注塑机油冷却系统产生的免费余热。冷却回路回流温度为 35 摄氏度,非常适合用于空间供暖。 就 Backhaus 而言,这里涉及的余热功率约为 1000 千瓦。只要机器产生的余热可用,供暖就是免费的。

“一年中只有几个小时,由于设备检修需要停机,才会改用传统供暖系统。”曼弗雷德·甘特对此领域进行了阶段性总结:“凭借ONI的这一供暖方案,我们已将此前产生的供暖能耗成本降低了约90%。 考虑到未来能源价格预计还将继续上涨,这项技术的价值再怎么强调都不为过,”曼弗雷德·甘特就此领域总结道。

“在我们当时所处的困境中,能有ONI这样的合作伙伴在身边,我们非常幸运。他们并非仅仅想向我们推销产品。以沃尔夫冈·奥姆为核心的团队在各个领域都为我们提供了帮助和建议,即使当时并没有什么产品可售……这正是我们所理解的合作伙伴式协作。 “凭借ONI实施的能源方案,我们成功控制了能源成本,并大幅提升了竞争力。此外,我们还为减轻环境负担做出了重要贡献,这是一个令人欣喜且美好的附带效果,我们所有人都从中受益,”曼弗雷德·甘特总结了与ONI合作实施项目时的经验。