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EFB-Forschungsbericht Nr. 157

Senkung des Energieverbrauchs mechanischer Tiefziehpressen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Eckart Doege, Dipl.-Ing. Marc-Jean Derenthal, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. habil., Dr. h.c. mult. Frank Palis, Dipl.-Ing. Mario Willenberg, Institut für Elektrische Energiesysteme der Universität Magdeburg

114 Seiten (Sw 41 Abb., 14 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-286-1

Preis (Digital) EUR 49,00

Preis (Print) EUR 55,60

Zusammenfassung

Zielsetzung der Arbeit ist die Senkung des Energieverbrauchs durch eine veränderte Steuerung der Presse. Der Umformprozess soll durch diese Maßnahmen nicht beeinflusst werden, sondern vielmehr soll die Betriebsfahrweise der Presse optimiert werden. Dafür werden folgende Energiesparmaßnahmen untersucht:

  • energieoptimale Beschleunigung des Pressenschwungrades,
  •  teilweises bis vollständiges Abschalten verschiedener Pressenaggregate in Produktionspausen und 
  • eine Feldsteuerung des Hauptantriebes bei Teillast

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass Maßnahmen für eine energieoptimale Beschleunigung des Schwungrades auf Grund der geringen Energiemenge, die für diese Betriebsart verbraucht wird, nicht wirtschaftlich sinnvoll umsetzbar sind.

Bei den Abschaltmaßnahmen zeigt sich, dass eine eindeutige Zuordnung zwischen Leerlaufursache und Leerlaufdauer meist nicht möglich ist. Deshalb sollen die zu entwickelnden Konzepte auf den statistischen Eigenschaften der Leerläufe basiert sein. Falls eine genaue Vorgabe von Abschaltregeln möglich ist, so kann man durch organisatorische Maßnahmen fast das gesamte Einsparpotential ausschöpfen. Falls dagegen eine solche Formulierung nicht möglich ist, sollte eine automatische Abschaltzeit in die Pressensteuerung integriert werden. Es zeigte sich, dass mit der Variante einer festen Abschaltzeit eine relativeinfache Umsetzung mit guter Wirkung erfolgen kann.

n Bezug auf die Wirkungsgradoptimierung des Antriebes konnte festgestellt werden, dass bereits Frequenzumrichter mit einer Energiesparfunktion verfügbar sind, dieser Modus aber nicht angewendet wird. Bei Stromrichtern für Gleichstromantriebe muss eine Erweiterung mit Zusatzkomponenten erfolgen.

Das Forschungsvorhaben „Senkung des Energieverbrauchs mechanischer Tiefziehpressen“ wurde unter der Fördernummer AiF 11840B von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 157 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

1. Einleitung und Zielsetzung
2. Stand der Technik
3. Leistungsaufnahme von Umformmaschinen
3.1. Messeinrichtung
3.2. Untersuchte Pressentypen
3.2.1. Großteilpresse
3.2.2. 3500kN-Presse
3.2.3. Stufenpresse
4. Auswertung der Messungen
4.1. Anteile der Betriebszustände an Betriebszeit und Energieverbrauch
4.1.1. Bestimmung der Betriebszustände an der Betriebszeit
4.1.2. Anteile der Betriebszustände an dem Energieverbrauch
4.2. Wirkungsgrad des Hauptantriebes
4.3. Energie für Beschleunigen und Bremsen
5. Konzepte zur Energieeinsparung
5.1. Maßnahmen zur Abschaltung des Hauptantriebs
5.1.1. Kriterien für sinnvolle Abschaltungen
5.1.2. Analyse der Leerlaufzeiten
5.1.3. Organisatorische Abschaltmaßnahmen
5.1.4. Automatisierte Abschaltmaßnahmen
5.2. Maßnahmen zur Wirkungsgradoptimierung des Hauptantriebes
5.2.1. Gleichstrommotor mit Stromrichter
5.2.2. Asynchronmotor mit Umrichter
6. Umsetzung von Energiesparkonzepten an den untersuchten Pressen
6.1. GT-Presse
6.1.1. Abschaltmaßnahmen
6.1.2. Wirkungsgradoptimierung
6.1.3. Erwartete Energieeinsparung
6.2. 3500kN-Presse
6.2.1. Abschaltmaßnahmen
6.2.2. Wirkungsgradoptimierung
6.2.3. Erwartete Energieeinsparung
6.3. Stufenpresse
6.3.1. Abschaltmaßnahmen
6.3.2. Wirkungsgradoptimierung
6.3.3. Erwartete Energieeinsparung
7. Verifikation der theoretischen und praktischen Energieeinsparung
7.1. GT-Presse
7.1.1. Anteile der Betriebzustände an Betriebszeit und Energieverbrauch
7.1.2. Untersuchung der vorgenommenen Abschaltungen
7.1.3. Erreichte Energieeinsparung
7.2. 3500kN-Presse
7.3. Stufenpresse
7.3.1. Abschaltmaßnahmen
7.3.2. Wirkungsgradoptimierung
8. Zusammenfassung und Ausblick
9. Literatur