Praktická ukázka úspory nákladů a CO2 při použití technologie ECO-Shaker. Ekologický vibrační systém redukující dopad na životní prostředí.
Snaha šetřit
Vibrační systém jako celek je velmi energeticky náročná součást laboratoře. Magnetické pole, které je potřeba vytvořit, spotřebovává velké množství energie. Spotřeba se běžně pohybuje v řádu desítek kW, v závislosti na velikosti vibračního systému.
U konvenčních vibračních systémů se tato spotřeba po celou dobu testu výrazně nemění, ani při velmi nízkých hodnotách G rms zkušebního profilu.
Při dnešních vzrůstajících cenách elektrické energie a tlaku na snižování produkce CO2 je konvenční vibrační systém pro laboratoř velkou ekonomickou i ekologickou zátěží.
Příklad z naší laboratoře
Teoretická čísla jsou důležitá, ta praktická jsou však ještě důležitější. Zde bychom Vám rádi ukázali reálná data naměřená na vibračním systému s technologií Eco-Shaker z naší laboratoře.
Naše laboratoř disponuje vibračním systémem typu IMV ECO Shaker A30 EM3HM, jehož maximální jmenovitá síla je 30 kN.
Referenčním vibračním profilem byl zvolen typ Random s nepříliš vysokým G RMS, konkrétně 5,9. Detailní popis vibračního profilu je uveden v tabulce a grafu níže.
Úspora na jednom testu
Pro následný výpočet nákladů byla použita cena elektrické energie platná k 11/2022. Pro přepočet spotřeby elektrické energie na vyprodukované množství CO2 byl použit průměrný emisní faktor.
Cena energie: 9,00 Kč/kWh
CO2 emisní faktor: 0,000555 t CO2/kWh
Nyní si porovnáme spotřebu vibračního systému ve standartním režimu a v režimu ECO-Shaker (tabulka vlevo).
S technologií ECO-Shaker tedy uspoříte více než 55 % nákladů a vyprodukovaného CO2.
Úspora v rámci životnosti systému
Pokud se ale na tyto úspory podíváme nejen z hlediska jednoho vibračního testu, ale z pohledu délky životnosti vibračního systému, která je v případě systémů od společnosti IMV minimálně 10 let, jsou rozdíly konvenčního a ECO režimu v nákladech i vyprodukovaném CO2 ještě mnohem významnější.
Vezměme v úvahu stejné zadání testu a průměrné vytížení 4 000 h/rok. Jaká bude úspora za celé 10leté období? Odpověď najdete v tabulce vpravo.
Za 10 let (minimální životnost vibračního systému) tedy s technologií ECO-Shaker uspoříte skoro 3 000 000,- Kč a vyprodukujete o 182 tun CO2 méně. Životnost vibračních systémů od společnosti IMV je však výrazně vyšší.
ECO Shaker je tedy ideální pokud má zákazník rozdílné zkoušky s větší i nižší zátěží. Nemusí se bát koupit větší systém, aby zkoušky zvládl, ale zároveň pro ty méně výkonné zkoušky platí energie jako za malý shaker odpovídající každé zkoušce.
Technologie ECO-Shaker
Energetický problém
Mezi hlavní výzvy, kterým dnes v průmyslu, ale i v jiných odvětvích, čelíme, patří snaha minimalizovat dopad na životní prostředí. Jedná se především o snižování uhlíkové stopy. Společnost IMV se otázkou ochrany prostředí zabývá již celou řadu let. Výsledkem je patentovaná technologie ECO-Shaker snižující spotřebu elektrické energie, čímž přispívá ke snížení produkce CO2.
Jak to celé funguje?
Vibrační systémy byly vždy navrženy jako jednotlivé komponenty: zesilovač, shaker, chladicí ventilátor, regulační systém. Při provádění běžné vibrační zkoušky uživatel naprogramuje požadovaný vibrační profil a jakmile je profil zadán, uživatel spustí zesilovač a poté se provede test z regulačního systému. Vibrační systém a controller (regulační systém) jsou provozovány samostatně. Jakmile se vibrační systém spustí, výkon pole se nastaví na jmenovité (maximální) hodnoty a chladící ventilátor běží na jmenovité rychlosti (50 Hz nebo 60 Hz). Dokonce i bez zahájení testu spotřebuje vibrační systém značnou energii. Po spuštění vibračního testu se zvyšuje výkon řídící cívky armatury, aby se dosáhlo požadované síly.
Síla vyvolaná shakerem je úměrná součinu proudu pole a proudu armatury. Jak se proud pole snižuje, musí se proud řídící cívky armatury zvýšit, aby se udržela stejná úroveň síly. To znamená, že v systému existuje optimální provozní bod minimální spotřeby energie pro jakoukoli požadovanou sílu, která může být dosažena správným vyvažováním proudu pole a proudu řídící cívky armatury. Minimalizace energie v systému je žádoucí jak z hlediska úspory nákladů, tak i dlouhodobé spolehlivosti. Méně systémové energie znamená menší systémové zatížení.
Pojďme srovnat konvenční vibrační systém a ECO-Shaker vibrační systém. V případě konvenčního provedení musí uživatel obsluhovat jednotlivé části vibračního systému (šedě vyobrazený diagram) a hlídat jednotlivé parametry. Zatím co ECO-Shaker díky patentované technologii všechny tyto úkony řeší plně automaticky, na pozadí uživatelského rozhraní a bez nutnosti zásahu uživatele (zeleně vyobrazený diagram).
Samotná technologie nabízí kromě úspory až 80 % provozních a energetických nákladů také další následující funkce:
1. Tichý provoz zařízení
2. High velocity SHOCK
3. Pokročilá servisní podpora
Uživatelské rozhraní ECO-software neustále monitoruje až 200 klíčových parametrů a analyzuje aktuální stav vibračního systému. Uživatel jednoduše naprogramuje požadovanou vibrační zkoušku v grafickém prostředí regulačního systému a v momentě spuštění zkoušky ECO-systém ukrytý ve výkonovém zesilovači sám automaticky nastaví jednotlivé části vibračního systému (shaker, zesilovač, chladící ventilátor) bez nutnosti zásahu uživatele.
ECO-systém sám nastaví magnetické pole na požadovanou nominální hodnotu a automaticky reguluje sílu řídící cívky během zkoušky, včetně otáček ventilátoru v závislosti na aktuálních požadavcích zkoušky (automatické snižování nebo zvyšování síly řídící cívky).
Jak ECO-systém nastavuje sílu řídící cívky?
ECO-systém automaticky řídí proud cívky v rozmezí mezi 0 % a 100 % použitím výkonového zesilovače s regulační spínací frekvencí nad 20 kHz. Výsledkem je, že výkon pole je plně variabilní mezi minimální hodnotou (0 %) a jmenovitou hodnotou (100 %). Vzhledem k vysoké spínací frekvenci zesilovače nedochází na výstupu k nežádoucímu zvlnění. Vysoký spínací kmitočet také umožňuje rychle měnit proud z jednoho pracovního bodu na druhý.
Jak ECO-systém nastavuje otáčky chladícího ventilátoru?
ECO-systém ukrytý ve výkonovém zesilovači automaticky řídí rychlost otáček chladícího ventilátoru v rozmezí 5 % až 100 %. Výsledkem je, že rychlost ventilátoru je plně variabilní mezi minimální hodnotou (5 %) a jmenovitou hodnotou (100 %). Vysoká spínací frekvence zesilovače poskytuje vynikající kontrolu nad rychlostí ventilátoru a také umožňuje rychlou změnu rychlosti ventilátoru z jednoho pracovního bodu na druhý.
Jak ECO-systém šetří provozní náklady?
Konvenční vibrační systémy nastavují výkon pole a rychlost ventilátoru na 100 % jmenovité hodnoty výkonu hned po spuštění. Pouze síla řídící cívky se mění podle aktuálního požadavku vibrační zkoušky.
Systém ECO-shaker však neustále monitoruje sílu potřebnou pro provoz vibrační zkoušky a pomocí výše popsaných vysokofrekvenčních měničů energie systém ECO automaticky nastavuje výkon pole a rychlost chladicího ventilátoru tak, aby se vždy nacházel v místě minimální spotřeby energie (viz diagram spotřeby energie vlevo).
Úspora energie může být významná. Některé příklady úspory u ECO-Shakeru jsou uvedeny v tabulce vpravo. Jedná se o reálnou úsporu nákladů a výpočty jsou založeny na skutečných parametrech výkonu vibračního systému s technologií ECO-Shaker.
Z uvedené tabulky je zřejmé, že ECO-systém kromě úspory energie také redukuje hodnotu CO2 a pomáhá snižovat uhlíkovou stopu vaší společnosti.
Proč je ECO-systém tak tichý?
Vzduchem chlazené vibrační systémy jsou někdy kritizovány pro vysokou úroveň hluku ventilátoru. Společnost IMV, díky ECO-systému, který automaticky reguluje otáčky ventilátoru, dokáže tento problém řešit a hlučnost ventilátoru významně redukovat. U zkoušek s nízkou silou se chladicí ventilátor automaticky spustí s nízkými otáčkami a celková hladina hluku systému se výrazně sníží. Když shaker běží na plný výkon, hluk z armatury dokonce přesahuje hluk ventilátoru. Nízká hlučnost systému je pro mnoho zákazníků IMV dokonce hlavním důvodem pořízení ECO-Shakeru a úspora energie je „jen“ další výhodou.
Pokročilá servisní podpora
ECO-systém neustále monitoruje až 200 parametrů, jako jsou např. provozní podmínky napájecího modulu, teploty systému, stav interlocku, stav regulačního systému, podmínky 3fáze napájení a tak dále. Záznamem těchto parametrů a jejich uložením do logovacího souboru (dataloger) lze v systému v případě poruchy provádět pokročilé diagnostiky. Jakmile dojde k odstavení systému, je pořízen snímek provozních parametrů systému jak před, tak po vzniku poruchy.
Všechny tyto informace znamenají, že IMV může diagnostikovat vzniklý problém následujícím způsobem:
- Problém může být vyřešen vzdáleně a systém je zálohován a zprovozněn bez nutnosti návštěvy servisního technika.
- Je-li nutná servisní prohlídka, technik je již vybaven správnými náhradními díly a systém zprovozní v rámci jednoho servisního zásahu (bez nutnosti prvotní analýzy systému, objednávky náhradních dílů a následné opravy vibračního systému).
Je funkce ECO-Shakeru podmíněna použitím regulačního systému IMV K2?
Regulační systém IMV K2 je vysoce výkonný a prověřený controller, který se osvědčil v extrémních podmínkách řízení vibračních systémů, od jednoosých, jednobodové kontroly až po současnou vícebodovou kontrolu. Provoz systému ECO pomocí K2 je bezproblémový a automatický. Výhody systému ECO však mohou být plně realizovány jakýmkoliv regulátorem; stejná úspora energie, stejný provoz s nízkou hlučností, stejná podpora pokročilých služeb, stejné zvýšení výkonu systému.
