Systemy hydrauliczne w sterowaniu prasami w przemyśle

W ostatnich latach firma Bosch Rexroth wykonała wiele modernizacji układów hydraulicznych istniejących pras. Było to spowodowane koniecznością dostosowania istniejących urządzeń do nowych norm bezpieczeństwa obowiązujących w Polsce. Jednocześnie ważnym elementem wszystkich modernizacji jest obniżenie zużycia energii elektrycznej, możliwe dzięki zastosowaniu najnowszej technologii.

Jedną z większych modernizacji wykonanych przez firmę Bosch Rexroth w ciągu ostatnich lat była wymiana układu zasilania pras kuziennych 1600T i 630T w firmie Kuźnia „Glinik” w Gorlicach. Modernizacja zakończyła się w lutym 2014 i polegała na kompleksowej wymianie hydrauliki emulsyjnej na hydraulikę zasilaną olejem hydraulicznym HLP 46. Firma Bosch Rexroth była odpowiedzialna za dostawę kompletnego systemu hydraulicznego dla modernizowanych pras oraz za nadzór nad uruchomieniem urządzeń.

Dostarczony układ hydrauliczny składa się z sześciu zespołów pompowych A4VSO355, zasilanych silnikami 200 kW każdy i sterowanych regulatorami HS4P. Pompy główne zasilane są poprzez pompy śrubowe olejem wstępnie filtrowanym, a system ciśnienia sterowniczego dla pomp głównych zapewnia pompa A4VSO 71 LRD2 z filtrem oleju 3µm. Tak zabezpieczony układ pozwala na długotrwałą pracę i obniżenie kosztów utrzymania maszyny. Zbiorniki oleju posiadają łączną pojemność 18000 l i wyposażone są w podwójny układ filtracji i chłodzenia. Układ posiada również podwójne zabezpieczenia poziomu oraz temperatury oleju i w przypadku awarii jednego z nich praca może być kontynuowana bez konieczności przestoju.

W układzie zastosowano zawory do szybkiej dekompresji, tak zwane kuzienne, typu 2WRCE. Zawory te pozwalają na szybkie odciążenie układu (pełne otwarcie w czasie 50 ms ograniczone programowo do 200 ms w celu ochrony uszczelnień układu), a tym samym na odprowadzenie oleju w ilości 6500 l/min w czasie dekompresji i szybki powrót nurników głównych. System ten zapewnia możliwość wykonania „gładzenia” z prędkością powyżej 100 uderzeń na minutę.

System wyposażono również w zawory logiczne LC2A z czujnikami położenia suwaka, które wraz z pozostałymi elementami zapewniają zdalną diagnostykę układu z użyciem łącza internetowego. Wyposażenie diagnostyczne układu hydraulicznego pozwala na ciągły monitoring pracy urządzenia oraz zdalne lokalizowanie ewentualnych awarii.

Wydajność całkowita pomp głównych to 3090 l/min, a całkowita zainstalowana moc elektryczna wynosi 1312 kW. W układzie zabudowano 12 bloków hydraulicznych, przy czym największy ważył 2200 kg.

Firma Bosch Rexroth posiada w swej ofercie pełny zakres komponentów hydraulicznych, które mogą być użyte zarówno w nowych, jak i modernizowanych układach. Zastosowanie pomp tłoczkowych A4VSO pozwala na zminimalizowanie przestrzeni potrzebnej dla układu hydraulicznego i zapewnia wysoki poziom niezawodności.

Pompy tłokowe A4VSO (numer karty katalogowej RE92050) występują w wielkości od 40 cm3/obr. do wielkości 1000 cm3/obr., a maksymalne ciśnienie robocze wynosi 350 bar. Głównym układem sterowania pomp w prasach jest regulator HS4P (numer karty katalogowej RE92076), który zapewnia wysoką dokładność nastawy (< 0,2%) oraz szybkość regulacji na poziomie 120 ms przy wielkości pompy 250 cm3/obr.

W celu wydłużenia żywotności układu hydraulicznego pracującego w ciężkich warunkach zaleca się stosowanie pompy niskociśnieniowej z filtrem oleju. Takie rozwiązanie pozwala na podniesienie żywotności układu, a tym samym obniżenie kosztów jego eksploatacji. Pompa niskociśnieniowa zapewnia stałe nadciśnienie na wlocie do pompy oraz umożliwia zastosowanie filtra oleju, który wychwytuje wszelkie zanieczyszczenia z układu, zabezpieczając pompy tłokowe przed zabrudzeniami i możliwością ich uszkodzenia.

Zbiornik oleju, z którego zasilane są pompy główne, musi być zaprojektowany w sposób zapewniający poprawną pracę układu i równomierny rozkład temperatury. Istotne jest również, aby zapewnić możliwość eliminacji pęcherzyków powietrza z oleju, które stwarzają ryzyko przedwczesnego uszkodzenia elementów hydraulicznych.

Kluczowym elementem wyposażenia zbiornika są filtry oddechowe, których poprawne działanie zapewnia czystość oleju i prawidłową pracę układu. Brak wymiany wkładów oddechowych i ich niepoprawne działanie może doprowadzić w krótkim czasie do poważnego uszkodzenia pomp oraz innych elementów hydrauliki. Dlatego tak istotne jest dokonywanie przeglądów okresowych oraz dbanie o ogólny stan hydrauliki.

Dla żywotności elementów hydraulicznych bardzo ważne jest utrzymywanie prawidłowej temperatury oleju w układzie. Zbyt wysoka (> 65ºC) prowadzi do szybszego ich zużycia, a zbyt niska może powodować zwiększone zużycie energii oraz kawitację na ssaniu pomp. Układy hydrauliczne należy wyposażać w odpowiednie czujniki temperatury oleju, np. ABZMS-41 (numer karty katalogowej RE50222), które w sposób precyzyjny monitorują temperaturę oleju i w przypadku przekroczenia wartości granicznych włączają grzałki lub chłodnicę oleju.

Bezpieczeństwo sterowania urządzeniami jest kluczowym elementem w filozofii firmy Bosch Rexroth. Firma dąży do podnoszenia standardów bezpieczeństwa, a tym samym zmniejszenia ryzyka dla pracownika. W tym celu każdy układ hydrauliczny projektowany jest zgodnie z najnowszymi normami EN ISO 13849 oraz właściwymi normami dla urządzenia, tj. dla pras EN 693, EN 14673 i EN 14656.

Firma Bosch Rexroth posiada w swojej ofercie szeroki wybór zaworów hydraulicznych, które pozwalają osiągnąć niezbędny poziom bezpieczeństwa, również na najwyższym poziomie PL”e”.

Ze względu na duże przepływy w hydraulice dla pras stosuje się zawory logiczne aktywne z sygnalizacją pozycji zamknięcia o oznaczeniu LC2A (numer karty katalogowej RE21040). Zawory te można stosować w zakresie przepływu od 50 do 12 500 l/min i ciśnieniach do 420 bar. Pozwala to na użycie zaworów również w napędzie różnych elementów pomocniczych na prasie, gdy istnieje konieczność monitorowania pozycji suwaka. Zawory te charakteryzują się najwyższą niezawodnością działania oraz żywotnością. Stosowanie ich w układzie zwiększa poziom bezpieczeństwa całego systemu. Zastosowane czujniki położenia suwaka pozwalają na uzyskanie pokrycia diagnostycznego na poziomie 99%, a tym samym spełniają najwyższe wymogi bezpieczeństwa dla systemu hydraulicznego.

W przypadku awarii lub użycia przycisku „stop awaria”, zawory LC2A, poprzez swą konstrukcję i system sterowania, zapewniają szybkie i bezpieczne zatrzymanie maszyny w wymaganej pozycji. Istotne jest, aby system automatyki i sterowania oraz konstrukcja maszyny posiadały ten sam poziom bezpieczeństwa, tak aby wspólnie tworzyć maszynę bezpieczną dla użytkownika.

Zarówno w prasach poziomych jak i pionowych istnieje konieczność „dobiegu” siłownika do materiału, w którym prędkość jest kilkakrotnie wyższa od prędkości roboczych urządzenia. W tym celu stosuje się zawory zalewowe SF (numer karty katalogowej RE20482), które pozwalają napełnić cylinder główny przy ruchach szybkich z wykorzystaniem siłowników bocznych. Zawory te charakteryzują się niskim spadkiem ciśnienia (dp < 0,3 bar) zapewniającym bez kawitacyjny zalew cylindra. Maksymalny przepływ oleju w zaworach SF to 50 000 l/min, a ciśnienie robocze 350 bar (opcjonalnie do 500 bar dla wymiaru NG300).

www.bosch.pl

źródło: Bosch Rexroth