Zakład kupuje nową maszynę i w karcie technicznej czyta: woda chłodząca 15 l/min, 20 °C. Od tego zdania zaczyna się chłodzenie maszyn przemysłowych. Jednak od tego zdania zaczynają się też błędy. Chiller do maszyn przemysłowych dobrany na oko jest albo za mały, albo trzy razy za duży. Za mały wyłącza się latem na alarmie. Natomiast za duży cykluje co kilka minut. Dobór chillera do maszyny to prosty rachunek, jeśli znamy trzy liczby. Ile ciepła maszyna oddaje do wody, przy jakiej temperaturze i przez ile godzin na dobę. Dlatego poniżej liczymy to na przykładzie wrzeciona CNC. Dzięki temu widać, jaka moc chłodnicza chillera naprawdę jest potrzebna. Chłodzenie maszyn CNC, pras, laserów i spawarek liczy się tym samym wzorem. Zadzwoń: +48 501 179 381.
Spis treści:
Chłodzenie maszyn przemysłowych: skąd wziąć moc cieplną maszyny
Najpewniejsze źródło to dokumentacja producenta. Najpierw szukamy pozycji „heat load to coolant”, „Kühlleistung” albo wymaganego przepływu i dopuszczalnego przyrostu temperatury wody. Jeżeli karta podaje tylko przepływ i temperaturę zasilania, moc liczymy z różnicy temperatur na powrocie. Zwykle maszyna dopuszcza 3 do 5 K.
Jeżeli nie ma nic, bierzemy moc elektryczną napędu chłodzonego wodą i mnożymy ją przez współczynnik strat. Dla wrzecion i serwonapędów to 0,25 do 0,35. Źródła laserowe światłowodowe mają 0,55 do 0,65. Natomiast generatory indukcyjne 0,6 do 0,8, a prostowniki do spawania 0,3 do 0,4.
Chłodzenie maszyn przemysłowych bez tej liczby to zgadywanie. Dlatego pierwsze, o co pytamy klienta, to nie typ chillera, tylko karta maszyny.
Obliczenie krok po kroku na przykładzie wrzeciona CNC
Centrum obróbcze ma wrzeciono 22 kW chłodzone wodą. Ponadto dwa serwonapędy osi po 7,5 kW z chłodzeniem cieczą. Oprócz tego szafa sterownicza ma wymiennik woda powietrze o mocy 1,5 kW. Producent wymaga wody 20 °C z tolerancją 2 K i przepływu 25 l/min.
| Źródło ciepła | Moc elektryczna | Współczynnik strat | Ciepło do wody |
|---|---|---|---|
| Wrzeciono | 22 kW | 0,30 | 6,6 kW |
| Serwonapędy osi (2 szt.) | 15 kW | 0,25 | 3,8 kW |
| Szafa sterownicza | 1,5 kW | 1,00 | 1,5 kW |
| Razem | 11,9 kW |
Do 11,9 kW dodajemy ciepło pompy obiegowej, ok. 0,3 kW. Ponadto zysk z otoczenia przez nieizolowane węże, 0,2 do 0,5 kW. W sumie wychodzi 12,5 kW ciepła do odebrania przy wodzie 20 °C. Temperatura otoczenia w hali latem to, powiedzmy, 32 °C.
Teraz sprawdzamy przepływ. 25 l/min przy 12,5 kW daje przyrost temperatury 7,2 K, czyli więcej niż dopuszczalne 2 K. Zatem przepływ trzeba zwiększyć do ok. 90 l/min. Ewentualnie można zastosować zbiornik buforowy z osobną pompą obiegu maszyny. To właśnie ten punkt najczęściej pomija się przy zakupie.
Jaka moc chłodnicza chillera: katalogowa czy rzeczywista
Chłodzenie maszyn przemysłowych rzadko pracuje w warunkach z katalogu. Producenci chillerów podają moc dla wody 12/7 °C albo 20/15 °C. Z kolei otoczenie przyjmują na 25 lub 35 °C. Nasz przykład potrzebuje 12,5 kW przy wodzie 20 °C i otoczeniu 32 °C. Na przykład chiller o mocy katalogowej 12 kW w warunkach 12/7 °C i 35 °C odda tu ok. 15 do 16 kW. Natomiast chiller 12 kW podany dla 20/15 °C i 25 °C odda tu tylko 10 do 11 kW. Dlatego porównujemy moc w warunkach pracy, a nie w nagłówku katalogu. Dla urządzeń z certyfikatem Eurovent dane są sprawdzalne.
Do wyniku dodajemy 10 do 15 procent zapasu na zabrudzenie skraplacza i starzenie. Nie więcej, ponieważ przewymiarowany chiller cykluje i szybciej zużywa sprężarkę. Przy większych układach warto rozważyć obieg wody przemysłowej ze zbiornikiem. W rezultacie jest to lepsze niż kilka małych agregatów przy każdej maszynie.
Chłodzenie maszyn CNC: dlaczego 20 °C to nie zawsze 20 °C
Chłodzenie maszyn CNC wymaga stabilnej temperatury, ponieważ wrzeciono i łoże rozszerzają się razem z wodą. Chiller z termostatem on/off i histerezą 2 K da wodę od 19 do 21 °C. W efekcie przy obróbce dokładnej widać to na wymiarach detalu.
Dlatego dla takich maszyn dobieramy chiller z płynną regulacją. Jest to sprężarka inwerterowa albo zawór gorącego gazu. Dodatkowo bufor co najmniej 6 do 10 litrów na każdy kilowat mocy. W laserach sprawa jest odwrotna. Źródło potrzebuje wody cieplejszej od punktu rosy w hali, inaczej na optyce pojawia się kondensat. W efekcie nastawa wędruje w górę, nie w dół. Przy chłodzeniu oleju hydraulicznego i wrzecion olejowych liczymy osobno. Opisaliśmy to we wpisie o chłodzeniu oleju.
Czego nie liczy kalkulator, a co decyduje o awarii
Chłodzenie maszyn przemysłowych psuje się rzadko z powodu złej mocy. Z naszych uruchomień wynika, że chiller do maszyn przemysłowych pada z trzech powodów. Jednak żaden nie ma nic wspólnego z mocą. Po pierwsze miejsce. Agregat wciśnięty między maszynę a ścianę zasysa własne gorące powietrze i pracuje jak w otoczeniu 45 °C. Po drugie woda. Zwykła wodociągowa bez inhibitora po roku zostawia osad w wymienniku płytowym i w kanałach wrzeciona. Po trzecie filtr, którego nikt nie czyści. Wtedy spada przepływ, a sterownik maszyny zgłasza przegrzanie, choć chiller jest sprawny.
Dlatego na etapie doboru zapisujemy odległości od ścian i rodzaj płynu. Jest to woda z inhibitorem albo glikol 20 do 30 procent przy ryzyku mrozu. Ponadto dokładamy filtr siatkowy z manometrami po obu stronach.
Z praktyki serwisu: w zakładzie obróbki metalu chiller Kaukan 3KPS przy centrum CNC zgłaszał alarm wysokiej temperatury wody każdego popołudnia. Moc była dobrana poprawnie. Jednak przyczyną okazał się skraplacz zapchany mgłą olejową z sąsiedniej maszyny. Po myciu skraplacza i przestawieniu agregatu o dwa metry temperatura wody wróciła do 20 °C. Alarm nie wrócił.
Chiller przy maszynie czy centralny układ dla hali
Chłodzenie maszyn przemysłowych można zorganizować na dwa sposoby. Przy jednej lub dwóch maszynach chiller przy maszynie jest prostszy i tańszy w montażu. Natomiast przy pięciu i więcej odbiorach o podobnej temperaturze wody lepiej sprawdza się jeden większy agregat z buforem i rozdzielaczem. Oznacza to mniej sprężarek do serwisu, możliwość free coolingu zimą i jeden punkt uzupełniania płynu. Jednak granicę wyznacza temperatura. Jeśli lasery chcą 22 °C, a wtryskarki 12 °C, robimy dwa obiegi albo zostajemy przy osobnych agregatach.
Przy doborze patrzymy też na rachunek za prąd. Chiller 12 kW ze sprężarką on/off pobiera latem ok. 4 do 4,5 kW. Natomiast ten sam agregat z inwerterem przy obciążeniu częściowym pobiera 2,5 do 3 kW. Przy pracy na dwie zmiany przez 250 dni w roku różnica sięga kilku tysięcy kilowatogodzin. W rezultacie wyższa cena inwertera zwraca się w dwa do trzech lat.
Dla hal z chłodnym klimatem dochodzi free cooling. Wtedy zimą dry cooler oddaje ciepło bez pracy sprężarki, a chiller rusza tylko w cieplejsze dni. Dla układów z dry coolerem policzyliśmy to osobno w artykule o doborze dry coolera.
Jak zamówić dobór chillera do maszyny i dostawę
Dobór chillera do maszyny zaczynamy od karty. Prześlij kartę techniczną maszyny albo zdjęcie tabliczki i powiedz, gdzie stanie agregat. Następnie policzymy moc w warunkach Twojej hali i zaproponujemy chiller z buforem i filtrem. Wreszcie po dostawie uruchomimy układ i zmierzymy przepływ.
Ekipy CoolingFlow wyjeżdżają z Wałsnowa i Szczecina. Pracujemy od poniedziałku do soboty od 8:00 do 16:00. Ponadto mniejsze chillery do przeglądu lub naprawy możesz przywieźć do Wałsnowa. Telefon: +48 501 179 381.
Czytaj także:
Pytania przy doborze chillera do maszyn
Ile kW chillera na maszynę CNC?
Liczymy z mocy wrzeciona i napędów chłodzonych wodą razy współczynnik strat 0,25 do 0,35, plus szafa sterownicza. Dla typowego centrum z wrzecionem 15 do 22 kW wychodzi 8 do 13 kW ciepła do odebrania.
Czy chiller może być za duży?
Tak. Przewymiarowany chiller on/off cykluje co kilka minut. W efekcie zużywa to sprężarkę i daje wahania temperatury wody. Zapas 10 do 15 procent wystarczy. Natomiast powyżej tego potrzebna jest płynna regulacja mocy.
Jaką temperaturę wody ustawić do chłodzenia maszyn przemysłowych?
Taką, jakiej wymaga producent maszyny. Zwykle 18 do 22 °C dla wrzecion i hydrauliki, 20 do 25 °C dla laserów (powyżej punktu rosy) i 10 do 15 °C dla form i pras. Niższa temperatura nie poprawia obróbki, a tylko zwiększa zużycie energii.
Woda czy glikol w obiegu chłodzenia maszyny?
Woda z inhibitorem korozji, jeśli chiller stoi w ogrzewanej hali. Glikol 20 do 30 procent tylko wtedy, gdy agregat lub rurociągi są narażone na mróz. Glikol obniża wydajność wymiany ciepła o kilka procent, co uwzględniamy w doborze.
Czy CoolingFlow dostarcza chiller razem z montażem?
Tak, chłodzenie maszyn przemysłowych robimy od doboru po uruchomienie. Dobieramy agregat i dostarczamy go z buforem, pompą i filtrem. Następnie podłączamy do maszyny, uruchamiamy i przekazujemy protokół z pomiarem przepływu i temperatur.
