Pourquoi plus l’automatisation est élevée, plus la demande d’air comprimé est élevée

Analyse de la corrélation technologique entre l’amélioration de l’automatisation et la demande croissante en air comprimé

Dans le processus d’automatisation industrielle, il existe une corrélation positive entre la demande d’air comprimé et le niveau d’automatisation, ce phénomène provient de la relation profonde entre les caractéristiques dynamiques, la logique de contrôle et la structure d’efficacité énergétique du système d’automatisation. La logique interne est maintenant analysée du point de vue technique :

I. Effet de remplacement de la source d’énergie

1. Popularisation des composants pneumatiques
   • Dans l’équipement d’automatisation, les actionneurs pneumatiques (tels que le cylindre, le moteur pneumatique) représentent plus de 60 %, et leur densité de puissance par unité est 1,5 – 2 fois supérieure à celle des actionneurs électriques.
   • Le robot typique à six axes a besoin d’air comprimé de 0,1 à 0,3 m3 / min pour entraîner un seul arbre, la consommation d’air d’un seul équipement augmente de 15% pour chaque augmentation de 10% du taux d’automatisation.
2. Exigence de précision de contrôle
   • Le système de positionnement de précision (par exemple, le servo-positionnement pneumatique) doit avoir une pression stable de 0,2 à 0,5 MPa et les fluctuations de pression doivent être contrôlées dans ± 0,01 MPa.
   • Le mécanisme de tri à grande vitesse fonctionne 120 fois par minute, la consommation d’air instantanée est 3 fois supérieure au débit moyen.

Caractéristiques de couplage du système

1. Caractéristiques de charge du réseau de tuyaux
   • L’utilisation de gaz dans la ligne de production automatisée présente des caractéristiques d’impulsion à haute fréquence, et la fluctuation de la pression du réseau de tuyauterie est de 2 à 3 fois plus grande que celle des stations non automatisées.
   • Pour maintenir la stabilité du système, une alimentation en gaz redondante de 30% à 50% doit être configurée, ce qui entraîne une augmentation de la demande globale.
2. Consommation d’énergie du système auxiliaire
   • Système de refroidissement de l’équipement automatique : 0,05 m3 / min d’air comprimé par 1 kW de capacité de refroidissement
   • Système d’adsorption sous vide : une seule ventouse nécessite un approvisionnement en air continu de 0,002 m3 / min, l’unité de manutention automatique est généralement équipée de 50 – 200 ventouses

Changement de la structure de l’efficacité énergétique

1. Consommation énergétique par unité de production
   • La consommation d’air comprimé par unité de valeur de production de la ligne de production avec un taux d’automatisation de 70 % est 1,8 fois supérieure à celle de la ligne de production non automatisée.
   • Cependant, l’efficacité énergétique globale est améliorée de 30% à 40 %, car le temps de réponse du système pneumatique (< 0,1 seconde) est beaucoup plus faible que celui du système hydraulique (> 0,5 seconde).
2. Capacité d’ajustement Peak-Valley
   • La différence de crête et de vallée de gaz pour la ligne de production automatique peut atteindre 4 : 1, un grand réservoir de stockage de gaz (≥ 10 m3) doit être configuré pour tamponner.
   • Système d’alimentation en gaz intelligent grâce à l’algorithme de prédiction de la pression peut réduire la demande de pointe de 15% à 20%

IV. Tendance de l’évolution technologique

1. Innovation technique pneumatique
   • L’efficacité énergétique du nouveau système servo pneumatique est supérieure de 40% à celle du cylindre traditionnel, mais l’alimentation en air à haute pression de 0,6 à 0,8 MPa est nécessaire.
   • La griffe pneumatique intelligente utilise un contrôle en boucle fermée, réduisant la consommation d’air d’un seul produit de 20 %, mais augmentant la fréquence de contrôle de 3 fois
2. Optimisation de l’intégration système
   • La technologie jumelle numérique peut simuler la distribution de la pression du réseau de tuyauterie, optimiser le temps de démarrage et d’arrêt de l’équipement et réduire l’alimentation en gaz inefficace de 10% à 15 %.
   • Le dispositif de récupération d’énergie peut transformer l’énergie de la pression d’échappement en énergie électrique, avec un taux de récupération de 20% à 30%

V. Données de pratique de l’industrie
Cas typiques de mise à niveau de l’automatisation de l’entreprise de pièces automobiles :

• Avant la mise à niveau: ligne manuelle, taux d’automatisation de 30 %, consommation d’air par unité de produit de 0,2 m3
• Après l’upgrade: taux d’automatisation de 85%, unité de produit de 0,45 m3 de gaz
• Comparaison d’efficacité énergétiqueAugmentation de la consommation d’énergie d’un produit unique de 125%, augmentation de l’efficacité de la production globale de 300% et réduction de la consommation d’énergie par unité de valeur de production de 40%

Les entreprises doivent établir un modèle de prédiction de la demande d’air comprimé de la ligne de production automatisée, combiner la fréquence de fonctionnement de l’équipement, la caractéristique de résistance du réseau de tuyaux, la différence de crête et de vallée de la consommation d’air et d’autres paramètres, formuler un schéma d’alimentation en air précis. Grâce à la mise en œuvre de technologies d’économie d’énergie telles que le contrôle de la bande passante de pression, la récupération de la chaleur résiduelle, le démarrage et l’arrêt intelligents, etc., l’efficacité énergétique du système d’air comprimé peut être améliorée de 25% à 35% tout en garantissant la demande de production automatisée, et le développement équilibré de l’expansion de la capacité de production et du contrôle de la consommation d’énergie peut être atteint.