Sytronix - Drehzahlvariable Pumpenantriebe Energieeffizient Leistungsstark Kostensenkend. Klaus Schulz

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1 Sytronix Sytronix - Drehzahlvariable Pumpenantriebe Energieeffizient Leistungsstark Kostensenkend Klaus Schulz Fellbach

2 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 2

3 Sytronix Systemvarianten Was ist die Idee hinter SYTRONIX Maschinenzyklus mit variablem Druck und Volumenstrom. 3

4 Sytronix Systemvarianten Was ist die Idee hinter SYTRONIX Maschinenzyklus mit variablem Druck und Volumenstrom. ØkW 100% + Classic Solution: - Konstante Drehzahl - Konstantes Pumpenvolumen - Regelung von p/q über Proportionalventil 4

5 Sytronix Systemvarianten Was ist die Idee hinter SYTRONIX Maschinenzyklus mit variablem Druck und Volumenstrom. ØkW ØkW 100% 60% Heutige Lösung - konstante Drehzahl - verstellbares Pumpenvolumen + Keine Drosselverluste 5

6 Sytronix Systemvarianten Was ist die Idee hinter SYTRONIX Maschinenzyklus mit variablem Druck und Volumenstrom ØkW 100% 80% ØkW 60% ØkW 20% Zukunftsorientierte (Sytronix) Lösung: - variable Drehzahl (Mit Umrichter) - Konstant- oder Verstellpumpe 6

7 Sytronix Systemvarianten Sytronix Drehzahlvariante Pumpenantriebe Vorkonfigurierte Sets* Sytronix FcP Sytronix SvP Sytronix DFE Antriebe für Konstantdrucksysteme Druckregelung Volumenstromsteuerung Basis-Dynamik Antriebe für Achsregelung Druck- & Volumenstromregelung Kraft- & Geschwindigkeitsregelung Positionsregelung Hohe Dynamik Antriebe für Achsregelung mit verstellbarer Regelpumpe Druckregelung Volumenstromsteuerung Leistungsbegrenzung Hohe Dynamik und hohe Leistungsklasse 7

8 Sytronix Systemvarianten Selection Guide Anwendung Effektive Leistung > 1,5 kw 80 kw 90 kw 315 kw Geschlossener hydraulischer Kreis SvP Achsregelung Offener Hydraul. Kreis ein Hydraul. Kreis Mehrere Hydraul. Kreise DFE Konstantdrucksysteme Offener hydraulischer Kreis FcP 8

9 Sytronix Systemvarianten Zielanwendungen Werkzeugmaschinen Holz & Papier Metallurgie Pressen Druckgießmaschinen Kunststoffspritzgießmasch. Sytronix Sytronix Sytronix Sytronix FcP FcP FcP FcP Basis-Dynamik Basis-Dynamik Basis-Dynamik Basis-Dynamik Sytronix Sytronix Sytronix SvP SvP SvP Hohe Dynamik Hohe Dynamik Hohe Dynamik Sytronix Sytronix Sytronix Sytronix Sytronix DFE DFE DFE DFE DFE Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse 9

10 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 10

11 Sytronix Motivation Marktfaktoren Öffentlichkeit und Gesellschaft CO2 Verringerung und Energiewende Neue Gesetzgebungen zur Energieeinsparung in diversen Ländern Maschinenbauer Kostenreduzierung Einfache Inbetriebnahme, Service Ease of Use Baukasten Kompaktes Design Endanwender TCO Lärmverringerung Servicefreundlichkeit 11

12 Sytronix Motivation WW Energieverbrauch % + 18 % + 19 % Society USA Europe % Middle east % India China Competition Cost Standards Consumption / TWh Quelle: World Energy Outlook 12

13 Sytronix Motivation Richtlinien zur Energieeinsparung Regulation (EG) NR. 640/2009 of the EC Commission von 22. Juli 2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren Zum ersten Mal müssen Standard-Elektromotoren auf Grund einer neuen Verordnung mit einer elektronischen Drehzahlregelung ausgestattet sein Ab 2015: Elektrische Motoren im Leistungsbereich 7,5 375 kw, mit fester Drehzahl (S1) müssen das Energieeffizienzlevel IE3 erfüllen. Klassische hydraulische Systeme: Axialkolbenpumpe + Normmotor ungeregelt Alternative Sytronix Einsatz von Motoren der Energieklasse IE2 im drehzahlvariablen Betrieb, gesteuert von Frequenzumrichter. Drehzahlvariable Pumpe: Fest- oder Verstellpumpe mit variablem Antrieb. Sytronix Portfolio beinhaltet Motor MOT-FC, dieser erfüllt Energieklasse IE2. 13

14 , Sytronix Motivation Geräuschreduzierung Sytronix SvP Der Schalldruckpegel hängt ab von: der Art der Pumpe der Drehzahl Verstellpumpe Volllastbetrieb -5dB(A) 0 l/min 100 l/min 120 l/min Axialkolbenpumpe APP 71cm 3 bei 50 bar 1450 U/min (bei 50 Hz) Teillastbetrieb -20dB(A) Sytronix SvP 0 l/min (Umgebungslärm) Drehzahl (U/min) U/min Innenzahnradpumpe 40 cm 3 (konstante Verdrängung) bei 50 bar 14

15 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 15

16 Sytronix FcP Sytronix FcP 5010/7010 Sytronix FcP 5010 Sytronix FcP 7010 SYHDFEn-1X Sytronix FcP 5010/7010 unterscheiden sich durch die Verwendung unterschiedlicher Regelgeräte: Rexroth Fv: Standardausführung manuelle Parametrierung IndraDrive C/M: High Performance Ethernet-basierte Kommunikation Rexroth Fv IndraDrive C/M 16

17 Sytronix FcP Sytronix FcP Basis-Dynamik Performance Basis-Dynamik Sytronix FcP Anwendungsbeispiel Werkzeugmaschine Regelungsfunktionen Druckregelung Volumenstromreg. Leistungsregelung Kraftregelung System Konstantdrucksystem Basis-Dynamik gefordert Druckregelung Geschwindigkeitsreg. Positionsregelung Quadrantenbetrieb Druck 1 Vol. Strom 3~ 3~ M U P Presse Konstantdrucksystem Basis-Dynamik gefordert Druckregelung 17

18 Sytronix FcP Sytronix FcP - Schaltschränke Neue Komponente: Schaltschrank Hauptschalter Not-Aus-Taster Leuchtdrucktaster "Pumpe Start Leuchtdrucktaster "Pumpe Stop / Störung Meldeleuchte "Störung Ölniveau Meldeleuchte "Störung Öltemperatur Maximum Meldeleuchte Filter verschmutzt Anzeige von Soll- und Istwerte Druck und Menge 18

19 Sytronix FcP Rexroth Fv für Sytronix (FcP 5010 / DFE 5010) Anzeige Immer integriert Hydraulische informationen Druck und Volumenstrom Soll- und Istwerte Inbetriebn. ohne PC Textinformationen Motor-Antriebspaket Rexroth Motor Rexroth Antriebsregler Optimiertes open loop System durch hinterlegtes Motormodell Hohe Leistungsdichte, Dynamik + Effizienz Ablösende p/q-regelung Standardfunktion des Rexroth Fv für Sytronix (P002) kein zusätzl. Engineering Plug and play- Funktion für schnelle Inbetriebnahme Pumpenschutz Standardfunktion des Rexroth Fv für Sytronix (P002) kein zusätzl. Engineering Längere Lebensdauer Einmalig am Markt 19

20 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 20

21 Sytronix SvP Sytronix 7010 Sytronix SvP 7010 mit Standardkoppplung Sytronix SvP 7010 mit Direktkoppplung SYHDFEn-1X Motor-Pumpen-Baugruppen von Sytronix 7010 verfügbar in zwei Ausführungen: MPAS1: Standardkopplung MPA01: Direktkopplung 15 cm Längenreduzierung IndraDrive C/M Regelgerät: IndraDrive C/M High Performance Ethernetbasierte Kommunikation 21

22 Sytronix SvP Sytronix SvP Hohe Dynamik & Genauigkeit Performance Hohe Dynamik Hohe Genauigkeit Regelungsfunktionen Druckregelung Volumenstromreg Leistungsregelung Kraftregelung Geschwindigkeitsreg. Positionsregelung Sytronix SvP System U P s Anwendungsbeispiel Abkanktpresse Achsregelung Hohe Dynamik gefordert Kraftregel. Gesch.regel. Pos. Regelung Synchronisierung Spritzgussmaschine Quadrantenbetrieb 2 3 Druck 1 4 Vol. strom SG 3~ 3~ n M Achsregelung Hohe Dynamik gefordert Druckregelung Volumenstromregelung 22

23 Sytronix SvP InjectionMoldingControl Anwendungsgebiet Einsatz bei Spritzgussmaschinen und Druckgussmaschinen Funktionalität Ablösende Druck - Volumenstrom Reglung für drehzahlvariable Pumpen Sollwertvorgabe für Druck und/oder Volumenstrom von übergeordneter Steuerung via Analog Sollwert oder FeldbusMasterSlave-Subsystem mit Synchronisierung per antriebsbasierter CrossCommunication für bis zu 10 Pumpen. Parameterumschaltung Optional: Injection Control Function optimiert zur Vermeidung von Überschwingern Condition Monitoring für Motor-Pumpen-Baugruppe Doppelpumen Betriebsmodus (PGH, PGF) oder 2 Punkt Betrieb mit A10/A4 Leckagekompensation 24

24 Sytronix SvP PositionForceControl Anwendungsgebiet: Positionierung von Zylindern (Pressen, ) Funktionalität Positions- & Kraftregelung für eletrohydraulische Achsen Unterstütze Betriebsarten Zyklische Positionsvorgabe für interpolierende oder synchrone Bewegung Interpolation im Antrieb mit Zielvorgabe via externer PLC Positioniersatzbetrieb für die Abarbeitung im Antrieb gespeicherter Sequenzen Kraftregelung mit einem externen Kraftsensor (F, p) oder durch Auswertung des Motorstroms als Steuergröße. Option: Aktive Vibrationsunterdrückung 25

25 Sytronix SvP SvP Reglerparametrierung via IndraWorks 26

26 Sytronix SvP Funktionen Sytronix SvP 7010 Regelung Ablösende Regelung: Druck/Volumens. Druck/Kraft Position/Kraft Pumpensynchronisation 4 Quadrantenbetrieb Motor-Drive Packet Direktkopplung Kompakt / Weniger Eigenträgheit Feldschwächung spezifische für hydraulische Anwendungen Plug & play Wizzard basierte Inbetriebnahme Parameterdatenbank für alle Konfigurationen Plug and play für einfache Inbetriebnahme Funktionen Pumpenschutz Antriebsbasierte PLC Leckagekompensation Condition Monitoring Pulskompensation 29

27 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 30

28 Sytronix DFE Sytronix DFE 5010/7010 Sytronix DFE 5010 SYDFEn-3X Sytronix DFE 7010 SYDFEn-3X SYHDFEn-1X SYHDFEn-1X Rexroth Fv IndraDrive C/M Sytronix DFE 5010/7010 unterscheiden sich durch die Verwendung unterschiedlicher Regelgeräte: Rexroth Fv: Standardausführung manuelle Parametrierung IndraDrive C/M: High Performance Ethernet-basierte Kommunikation, hohe Leistungen möglich 31

29 Sytronix DFE Sytronix DFE Hohe Dynamik & Leistungsklasse Performance Hohe Dynamik Hohe Leistungsklasse Regelungsfunktionen Sytronix DFE Anwendungsbeispiel Spritzgussmaschine Druckregelung Volumenstromsteu. Leistungsbegrenzung Kraftregelung System Achsregelung Hohe Dynamik gefordert Druckregelung Volumenstromsteuerung Geschwindigkeitsreg. Positionsregelung U P Papier Quadrantenbetrieb n CMD Druck 2 1 Vol. Strom 3~ 3~ M Konstantdrucksystem Hohe Dynamik gefordert Druckregelung 32

30 Sytronix DFE SY(H)DFEn für Retrofit bestehender Anlagen Einbau eines Frequenzumrichters (kein Servoregler notwendig) Elektromotor kann meist bleiben (Isolationsklasse beachten) Sofern eine Axialkolbenpumpe A4 oder A10 vorhanden ist, bleiben Pumpenträger / Kupplung / hydraulische Verrohrung gleich Je nach Pumpentyp müssen Pilotventil, Sensor, ggf. die komplette Pumpe (bei A10..DFR) getauscht werden Ansteuerung des FU erfolgt aus der OBE des Pilotventils, zur Drehzahlberechnung ist keine Erweiterung der SPS notwendig Drehzahlsollwert (analog oder CAN) f ~ n 34

31 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 6. Auslegung 7. Anwendungsbeispiele 35

32 Auslegung Auslegung mit dem Produktkatalog 36

33 Auslegung Eingabe des Lastzyklus 37

34 Auslegung Pumpenauswahl 38

35 Auslegung Auswahl der Motor-Regler-Kombination 39

36 Auslegung Energiebilanz und Amortisationszeit 40

37 Sytronix Inhaltsverzeichnis 1. Systemvarianten 2. Motivation 3. Sytronix FcP 4. Sytronix SvP 5. Sytronix DFE 7. Auslegung 8. Anwendungsbeispiele 41

38 Anwendungsbeispiele Sytronix FcP Optimierung einer Drehmaschine Ursprüngliche Antriebslösung Serienproduktion mit konstanter Drehzahl (5,5 kw Motor) mit Regelpumpe und 45 s Zykluszeit Energieaufnahme 3,7 kw Rexroth 4EE Automationslösung Drehzahlvariable Konstantpumpe Energieaufnahme 2,2 kw Energy System Design Efficient Components Energy on Demand Einsparung 6750 kwh/a 675 /a ** CO 2 40 % -Vermeidung* 1,6 t/a Geräusch 82 / 72 db(a) (Bisherige Lösung) (Peak / Ø) 72 / 62 db(a) (Rexroth Lösung) 10 db * CO2 Emission: 0,24 kg CO 2 /kwh ** Strompreis: 0,10 /KWh 43

39 Anwendungsbeispiele Sytronix SvP Optimierung einer Abkantpresse Ursprüngliche Antriebslösung ein zentrales Aggregat mit Konstantpumpe zwei Steuerblöcke mit Regelventilen Energieaufnahme kwh/a Abkantpresse Sytronix SvP Rexroth 4EE Automationslösung Zwei Sytronix SvP 7000 Achsantriebe Drehzahlvariable Konstantpumpen Ventillose Achsregelung (im Antrieb) Hocheffiziente Synchronmotoren Energieaufnahme kwh/a Energy System Design Efficient Components Energy on Demand Einsparung kwh/a /a ** CO 2 43 % -Vermeidung* 5,9 tco2/a * Geräusch 87,6 / 74,6 db(a) (Bisherige Lösung) (Peak / Ø) 76,3 / 67,6 db(a) (Rexroth Lösung) 11 db * CO2 Emission: 0,24 kg CO 2 /kwh ** Strompreis: 0,10 /KWh 44

40 Anwendungsbeispiele Sytronix SvP Kunststoff-Spritzgießmaschine Ursprüngliche Antriebslösung Verstellpumpensystem mit DFE-Pumpe Schließkraft 50 t Zyklusdauer 30 s Energieaufnahme kwh/a Sytronix SvP Rexroth Sytronix Lösung Servovariabler Pumpenantrieb Verkleinertes Kühlsystem Reduzierte Geräuschemission Energieaufnahme kwh/a Energy System Design Efficient Components Energy Recovery Energy on Demand Einsparung CO 2 -Vermeidung* kwh/a 666 /a ** 1,6 t/a* 41 % * CO2 Emission: 0,24 kg CO 2 /kwh ** Strompreis: 0,10 /KWh 45

41 Sytronix Vielen Dank! Fragen? 47