در صنعت پلاستیک، هزینه انرژی یکی از سه عامل اصلی هزینه تمامشده محصول (در کنار مواد اولیه و نیروی انسانی) است. دستگاههای تزریق پلاستیک هیدرولیک قدیمی که از سیستمهای “پمپ دبی ثابت” استفاده میکنند، به دلیل ماهیت کارکرد مداوم الکتروموتور، یکی از بزرگترین مصرفکنندگان انرژی در کارخانهها هستند. تکنولوژی “سروو کردن” یا جایگزینی سیستم محرک قدیمی با سیستمهای “سروو موتور و درایو”، راهکاری مدرن برای احیای این دستگاهها و کاهش چشمگیر هزینههاست. این مقاله به بررسی دقیق مکانیزم این صرفهجویی و تأثیر آن بر هزینههای سربار تولید میپردازد.
۱. مقایسه لحظهای مصرف برق در یک سیکل
تفاوت تکنولوژیک: سیستم سروو در برابر سیستم قدیمی
برای درک کاهش هزینه، ابتدا باید تفاوت عملکرد را بررسی کنیم:
الف) سیستم سنتی (پمپ دبی ثابت)
در دستگاههای قدیمی، یک الکتروموتور آسنکرون معمولی با دور ثابت (مثلاً ۱۴۵۰ دور در دقیقه) دائماً در حال چرخش است. پمپ هیدرولیک متصل به آن نیز دائماً روغن را پمپاژ میکند.
- مشکل اصلی: در مراحلی از سیکل تولید که دستگاه نیاز به سرعت یا فشار کمتری دارد (مانند خنککاری یا باز شدن قالب)، موتور همچنان با تمام توان کار میکند. روغن اضافی از طریق شیر فشارشکن (Relief Valve) به مخزن برمیگردد.
نتیجه: تبدیل انرژی الکتریکی به گرما و هدررفت عظیم انرژی.
ب) سیستم سروو (Servo System)
در این سیستم، الکتروموتور معمولی و پمپ قدیمی حذف شده و با یک سروو موتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSM)، یک درایو (اینورتر) مخصوص و یک پمپ دندهای داخلی (Internal Gear Pump) جایگزین میشوند.
- مکانیزم هوشمند: درایو سروو دائماً فرمانهای فشار و سرعت را از کنترلر دستگاه (PLC) دریافت میکند و دور موتور را دقیقاً متناسب با نیاز آن لحظه تنظیم میکند.
نتیجه: انرژی فقط زمانی مصرف میشود که دستگاه حرکتی انجام دهد یا فشاری اعمال کند.
سرنوشت انرژی در سیستم قدیمی
آنالیز دقیق کاهش مصرف برق در مراحل مختلف سیکل تولید
بیشترین صرفهجویی انرژی در نقاطی از سیکل رخ میدهد که سیستم قدیمی انرژی را هدر میداد:
1. مرحله خنککاری (Cooling Time):
- سیستم قدیم: موتور با دور نامی میچرخد (مصرف حدود ۴۰-۶۰٪ توان نامی).
- سیستم سروو: موتور کاملاً متوقف میشود یا با دور بسیار پایین (PRM)نزدیک به صفرمیچرخد. (مصرف انرژی: نزدیک به ۰).
- تأثیر: در قطعات با زمان خنککاری طولانی (قطعات ضخیم)، صرفهجویی تا ۸۰٪ میرسد.
2. مرحله فشار نگهدارنده (Holding Pressure):
- سیستم قدیم: پمپ روغن زیادی تولید میکند که اکثر آن تخلیه میشود تا فشار ثابت بماند.
- سیستم سروو: موتور فقط با دور پایین میچرخد تا فشار را حفظ کند و نشتیهای جزئی را جبران نماید. (کاهش مصرف: ۳۰ تا ۵۰ درصد)
3. حرکات دستگاه (تزریق، باز و بست):
- به دلیل پاسخدهی سریع (Response Time) سروو موتورها (رسیدن از ۰ به ۲۰۰۰ دور در ۰.۰۵ ثانیه)، شتابگیری و ترمزگیری بهینهتر انجام شده و پیکهای لحظهای جریان (Start-up Current) حذف میشوند.
دادههای آماری و میزان صرفهجویی واقعی
بر اساس دادههای میدانی و پروژههای اجرا شده، میزان کاهش مصرف برق پس از نصب سیستم سروو به شرح زیر است:
- میانگین کلی کاهش مصرف: بین ۴۰٪ تا ۷۰٪ (بسته به نوع قطعه تولیدی).
- بهترین حالت: تولید قطعات با سیکل طولانی و خنککاری زیاد (مانند اتصالات لوله یا قطعات خودرویی) -در نتیجه تا ۸۰٪ صرفهجویی.
- کمترین حالت: تولید قطعات جدار نازک با سیکل بسیار سریع (مانند ظروف یکبار مصرف) در نتیجه حدود ۳۰٪ تا ۴۰٪ صرفهجویی.
مزایای جانبی موثر بر کاهش هزینههای پنهان
صرفهجویی فقط در قبض برق خلاصه نمیشود:
1. حذف توان راکتیو (Reactive Power)
سیستمهای سروو ضریب توان (Power Factor) بالایی دارند (نزدیک به ۱). این امر نیاز به بانک خازنی را کاهش داده و جریمههای اداره برق بابت توان راکتیو را حذف میکند.
2. کاهش دمای روغن و حذف چیلر
چون روغن اضافی تخلیه نمیشود، اصطکاک و گرما تولید نمیگردد. دمای روغن حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه خنکتر میماند. این یعنی:
- کاهش مصرف آب خنککننده.
- کاهش بار روی چیلر یا برج خنککننده (که خود مصرفکننده برق هستند).
- افزایش عمر روغن هیدرولیک و اورینگها.
3. کاهش دیماند (Demand)
جریان راهاندازی (Start Current) در موتورهای معمولی ۵ تا ۷ برابر جریان نامی است. در سروو موتورها، راهاندازی نرم (Soft Start) است. این موضوع باعث میشود بتوانید با مصرف کمتر، تعداد دستگاه بیشتری را روشن کنید.
تحلیل بازگشت سرمایه (ROI)
سروو کردن یک سرمایهگذاری است، نه هزینه. بیایید یک مثال فرضی اما واقعگرایانه را بررسی کنیم:
- دستگاه: ۳۰۰ تن
- موتور قدیمی: ۳۷ کیلووات
- ساعت کارکرد: ۲۰ ساعت در روز / ۲۶ روز در ماه
- میانگین مصرف قدیم: ۲۵ کیلووات در ساعت
- میانگین مصرف جدید (با ۵۰٪ صرفهجویی): ۱۲.۵ کیلووات در ساعت
- صرفهجویی ماهانه: ۶۵۰۰ کیلووات ساعت
با ضرب این عدد در نرخ تعرفه برق صنعتی (و در نظر گرفتن جریمههای پیک بار)، معمولاً دوره بازگشت سرمایه (Payback Period) برای پروژههای سروو در ایران بین ۸ تا ۱۴ ماه برآورد میشود. پس از این دوره، تمام کاهش هزینه به سود خالص تبدیل میشود.
مقایسه میانگین مصرف (کیلووات ساعت)
نتیجهگیری
نصب سیستم سروو روی دستگاههای تزریق پلاستیک دست دوم، هوشمندانهترین روش برای ارتقای تکنولوژی بدون نیاز به خرید دستگاه نو است. این تغییر نه تنها هزینه برق را به طور چشمگیری (تا ۷۰٪) کاهش میدهد، بلکه با کاهش دمای روغن، افزایش دقت و کاهش صدا، محیط کار را بهبود بخشیده و عمر مفید دستگاه را افزایش میدهد. برای تولیدکنندگانی که به دنبال بقا در بازار رقابتی و کاهش هزینههای سربار هستند، سروو کردن دیگر یک انتخاب لوکس نیست، بلکه یک ضرورت اقتصادی است.
پرسشهای متداول درباره سیستمهای سروو
چه تفاوتی بین سیستم سروو و سیستم قدیمی وجود دارد؟
سیستمهای قدیمی از پمپهای دبی ثابت استفاده میکنند که انرژی را در مراحل غیر ضروری هدر میدهند. اما در سیستم سروو، موتور تنها زمانی که نیاز به حرکت یا فشار است فعال میشود و این منجر به کاهش مصرف انرژی میشود.
نصب سیستم سروو چه تأثیری بر کاهش مصرف برق دارد؟
سیستم سروو میتواند مصرف برق را تا ۷۰٪ کاهش دهد، بهویژه در مراحل خنککاری که در سیستمهای قدیمی هدررفت انرژی زیادی وجود دارد.
نصب سیستم سروو در دستگاههای دست دوم چقدر بهصرفه است؟
نصب سیستم سروو بهجای خرید دستگاه نو بسیار مقرون بهصرفه است و میتواند هزینههای برق را تا ۷۰٪ کاهش دهد.
چه مدت زمان میبرد تا صرفهجویی انرژی بعد از نصب سیستم سروو محسوس شود؟
معمولاً طی ۱۲ تا ۱۸ ماه، با توجه به کاهش مصرف برق، سرمایهگذاری اولیه برای نصب سیستم سروو جبران میشود.
سیستم سروو چگونه به کاهش دمای روغن و افزایش عمر دستگاه کمک میکند؟
در سیستم سروو، چون موتور در زمانهای غیر ضروری کار نمیکند، اصطکاک کمتری تولید میشود و دمای روغن هیدرولیک کاهش مییابد، که باعث افزایش عمر روغن و دستگاه میشود.
افزودن دیدگاه