Hydraulische persen beschikken over een enorm potentieel om besparingen te realiseren en met de juiste benadering kunnen ronduit spectaculaire resultaten worden behaald. Zeker in het licht van de huidige energieprijzen loont het daarom zeker de moeite om de prestaties van uw persen onder de loep te nemen. DV Hydraulics in Boom werkte de afgelopen jaren een innovatief systeem uit dat via de combinatie van een betere sturing en energierecuperatie mooie papieren kan voorleggen. Het bedrijf kan deze energiebesparing ook staven met het nodige cijferwerk.

Ingenieur Sven Cornelis van DV Hydraulics licht toe: ‘We zien vandaag meerdere opbouwen bij persen. Er is vooreerst de klassieke, puur hydraulische benadering, waarbij via een hydraulische pomp, een asynchrone motor en accumulatoren de olie op druk wordt gebracht en gehouden. Via (servo-) kleppen worden vervolgens de cilinders bewogen. Een tweede benadering die we nu vooral bij de grote aanbieders in de hydraulische markt zien, is het werken met een kanten- klaar servomotorpompsysteem. Daarbij wordt de pomp aangestuurd via een elektrische servodrive. Er zijn bij de beide benaderingen evenwel enkele belangrijke nadelen op te merken.’

Warmte-opbouw is nefast

‘Bij de klassieke systemen lag de focus vooral op de eigenlijke werking, de nadruk lag veel minder dan vandaag op het energieverbruik. Als de perscyclus van deze machine achter de rug is, wordt de hydraulische olie gewoon terug naar de tank gebracht. Dat wordt meestal geleidelijk gedaan via servokleppen om de druk te reduceren, maar bij die smoring komt enorm veel kinetische energie in de vorm van warmte vrij. Dat is op zich al niet bevorderlijk voor de temperatuur van de hydraulische olie, maar het is ook gewoon spijtig dat er met die energie niets gebeurt. Daardoor dient tot 50% van het nuttig vermogen gecompenseerd te worden in het koelcircuit. Je kan hier wel werken met kleinere motoren en accumulatoren of met load sensing, maar deze systemen en hun componenten vragen op hun beurt ook weer energie en veroorzaken warmteontwikkeling die ook weer gecompenseerd moet worden.’

‘De klassieke kant-en-klare servomotorpompsystemen vormen al een grote verbetering, want dankzij de snelheidsregeling van de servomotoren kan reeds een pak minder verbruik gerealiseerd worden, en is een kleiner hydraulisch reservoir mogelijk. Toch hebben zij nog een nadeel ten opzichte van ons systeem, want ook hier is extra energie nodig voor de koel/spoelklep.’

Vollast vanuit stilstand

‘Met onze benadering - zie het blokschema - kunnen we onbeperkt over de tijd de benodigde vollastdruk voor de pers leveren vanuit stilstand(!) en dat is toch een aanzienlijk verschil met de bestaande kant-en-klare servomotorpompsystemen. In theorie zouden zij dat fysiek ook wel kunnen, maar hun lagers zijn daar niet goed tegen bestand. Af en toe moét het systeem dus wel draaien om het koelcircuit te activeren.’

‘Onze innovatie ligt er met andere woorden in dat wij tijdens het stilstandmoment veel minder energie verbruiken dan de kant-en-klare servomotorpompsystemen of de klassieke systemen. Zij hebben bij stilstand energie nodig om de motor weer te laten aanlopen. Er kan dan wel gewerkt worden met accu’s, maar dat lukt niet met elke perscyclus. Bij zeer snelle cycli is het bijvoorbeeld minder aan te raden. In ons systeem is er quasi geen nood aan koeling. Bij revampingprojecten bleek de warmte-dissipatie zo beperkt dat convectie en straling via de tank al voldoende is voor de afvoer van warmte.’

Energierecuperatie centraal

‘Een belangrijke focus in onze benadering ligt bij de energierecuperatie. We bewandelen daarvoor meerdere paden: via mechanische of elektrische recuperatie via een vliegwiel, of we voeden terug naar het elektriciteitsnet. De keuze voor het beste systeem hangt af van de grootte van de machine. Als er meerdere machines tegelijk actief zijn met ongelijke perscycli, dan kan een elektrisch vliegwiel een prima oplossing vormen en kan de gerecupereerde energie probleemloos in andere machines ingezet worden. Wie wil terugvoeren naar het elektriciteitsnet, moet er dan weer voor zorgen dat hij geen piekbelasting veroorzaakt. Mechanische vliegwielen worden eerder toegepast op persen zonder elektrisch servosysteem, bij deze werkwijze is de terugwinning wel beperkt tot dezelfde machine. De inzet van dit type recuperatie is bijvoorbeeld ideaal bij toepassingen waarbij veel kracht uitgeoefend wordt bij een heel korte slag. In dit geval gaat het om rechtstreeks hergebruik van mechanische energie, terwijl er bij de elektrische recuperatiemethodes uiteraard een extra omzetting vereist is. We hebben de afgelopen jaren de drie methodes met succes toegepast.’

Sales manager Marc Monballiu: ‘Ik stip ook graag aan dat er in deze benadering minder componenten nodig zijn, want het gaat om een zo goed als rechtstreekse koppeling tussen pomp en cilinder. Qua onderhoud zijn er geen noemenswaardige extra taken. Ook mooi meegenomen is de perfecte cos phi die ermee kan behaald worden. Zo kan de totale faseverschuiving van het bedrijf positief beïnvloed worden, zodat boetes vermeden worden. Over de robuustheid kunnen we eveneens positieve zaken meedelen. In Duitsland werkt een pers van 15.000 ton met een werkdruk van 430 bar al feilloos sinds 2014, dit met een nauwkeurigheid van 0,1 mm. We kunnen in principe drukken tegen 500 bar aan, met dien verstande dat ook de koppelingen in het systeem daar tegen bestand moeten zijn. Dat laat ook toe om hetzelfde persresultaat te realiseren met kleinere cilinders.’

Enkele voorbeelden: tot 91% minder verbruik

Sven Cornelis: ‘Het resultaat van onze methode is een aanzienlijke energiebesparing tot 91%. Dat is geen theoretisch percentage, we kunnen dat ook staven met cijfers uit metingen. We hebben bij de revamping van een bestaande pers namelijk een voor- en nameting kunnen uitvoeren. In de oude situatie zaten we op een gemiddeld constant vermogen van 30 kW, dat we konden terugdringen tot een effectief constant benodigd vermogen van 2,8 kW. In een ander gerealiseerd project konden we het constant benodigd vermogen terugdringen van 240 kW naar 36 kW, in dit geval ging het om recuperatie via een elektrisch vliegwiel.’ Collega Marc Monballiu vult aan: ‘Uiteraard vergt de revamping met dit systeem een zekere investering, maar die wordt zeker met de huidige energieprijzen enorm snel terugverdiend. We merken tot onze tevredenheid dat onze aanpak gesmaakt wordt door klanten. In principe zijn er ook weinig restricties. Zo kan het systeem in elke sector en quasi bij elke pers met succes toegepast worden.’ AUTOMATION MAGAZINE DECEMBER 2022 / 31