Rozwiązania wspierające produkcję ciągłą – dwa przykłady wdrożeń

fot. Pfannenberg

Utrzymywanie ciągłości procesów produkcji w wielu zakładach stanowi priorytet, ponieważ ich zaburzenie może generować znaczące straty. Wypracowanie optymalnej strategii w tym zakresie pomaga podwyższyć zarówno jakość wykonywanej pracy, jak i samego przedmiotu produkcji. Istnieje wiele rozwiązań cząstkowych i systemowych dających możliwość kontrolowania produkcji. W artykule zaprezentowane zostały dwa przykłady wdrożeń, a skoncentrowano się na branży drzewnej i energetycznej w powiązaniu z systemami zarządzania gospodarką termiczną i automatyzacją wybranych procesów.

 

Case study: Ciągłość procesów produkcji z wykorzystaniem systemów chłodzących w przemyśle drzewnym

W zakładzie Swiss Krono Group zlokalizowanym w Niemczech w Heiligengrabe wytwarzane są płyty OSB, podłogi laminowane, płyty z włókien o średniej i dużej gęstości (MDF/HDF), a także materiały izolacyjne z włókien drzewnych. Fabryka pracuje w trybie ciągłym przez całą dobę niemal każdego dnia roku, stąd niezwykle istotna dla bezpieczeństwa i utrzymania ciągłości produkcji pozostaje kwestia skutecznego chłodzenia szaf elektrycznych. W takich warunkach problem stanowi duża liczba cząsteczek pyłu w powietrzu, które powodują zabrudzenia maszyn i urządzeń, a tym samym zaburzają procesy produkcji. Dlatego też personel odpowiedzialny za konserwację musi czuwać nad zapewnieniem bezproblemowej produkcji w dzień i w nocy, w dni robocze, weekendy i święta. Jak podkreślają Frank Schmidt i Oliver Marten, dyrektorzy ds. inżynierii elektrycznej w działach produkcji podłóg i płyt OSB, jeśli nie zastosuje się odpowiedniej technologii, np. szybkiego chłodzenia systemów przełączania i sterowania maszynami, to straty produkcyjne spowodowane przestojem maszyn szybko dochodzą do wartości sześciocyfrowych.

W celu zwiększenia dostępności maszyn i systemów niemiecki producent wyrobów drzewnych stanął przed wyzwaniem wyboru optymalnego rozwiązania do zarządzania termicznego, zapewniającego odporność na pył i zmniejszającego częstotliwość konserwacji. Dodatkowym wymogiem była gwarancja krótkiego czasu reakcji na awarię oraz możliwość szybkiej adaptacji do zmian warunków otoczenia. W efekcie zdecydowano się na koncepcję zarządzania termicznego firmy Pfannenberg z kompatybilnymi wycięciami montażowymi. Zmodernizowano szereg systemów w oparciu o dostarczone przez tego producenta klimatyzatory, wymienniki ciepła powietrze/woda oraz wentylatory filtrujące. Za doradztwo i całościową realizację tego projektu odpowiedzialna była firma Pfannenberg. Jak to wyglądało i czym dokładnie było uwarunkowane?

Od momentu uruchomienia zakładu w Heiligengrabe w latach 90. XX w. wprowadzono w nim wiele systemów przełączania. Wcześniej do ich chłodzenia stosowano jedynie wentylatory filtrujące i klimatyzatory. W tym czasie awarie systemów były częstym zjawiskiem ze względu na ekstremalne warunki, na które wystawione są systemy przełączania. W powietrzu unosi się duża ilość pyłu, a w niektórych obszarach produkcyjnych problem wzmaga sadza z silników wysokoprężnych pojazdów ciężarowych i wózków widłowych. Co więcej, w pewnych okolicznościach wysokie i niskie temperatury również mogą wpływać negatywnie na systemy techniczne. Ponadto specyfika tego typu produkcji sprawia, że istnieje duże ryzyko wystąpienia pożaru w wyniku zwarcia w układzie elektronicznym, co stanowi poważne zagrożenie bezpieczeństwa osób i mienia.

Systemy przełączania prasy krótkiego cyklu do produkcji podłóg wyposażone były w dwanaście klimatyzatorów szaf elektrycznych. Trudne warunki atmosferyczne, zwłaszcza w okresie letnim, powodowały częste awarie, ponieważ elementy sterujące przegrzewały się ze względu na zbyt wysokie temperatury w szafach elektrycznych. Uwzględniając dostępność wody chłodzącej w zakładzie, firma Pfannenberg zaleciła wdrożenie koncepcji zarządzania termicznego z wymiennikami ciepła powietrze/woda oraz zamkniętymi obwodami chłodzenia, zapewniającymi odporność systemów na warunki atmosferyczne, takie jak pył w powietrzu i zmiany temperatury. W związku z tym istniejące klimatyzatory szaf elektrycznych zostały zastąpione wymiennikami ciepła powietrze/woda serii PWS/PWI firmy Pfannenberg, które sprawdzają się nawet przy temperaturze przekraczającej 55°C i bardzo zanieczyszczonym otoczeniu. Wymienniki ciepła powietrze/woda eliminują problem z zapyleniem oraz redukują wymaganą konserwację niemal do zera, ponieważ w przeciwieństwie do systemów klimatyzacji nie zawierają kondensatorów i wentylatorów, które wymagają obsługi. Warto podkreślić, że zmiana technologii zredukowała zużycie energii przez system chłodzenia o 60–70%.

Firma Pfannenberg zmodyfikowała także linię pakowania w dziale wysyłek, w którym gotowe produkty są ładowane na pojazdy ciężarowe. Ten obszar w przeszłości obfitował w awarie ze względu na wysoki poziom zanieczyszczenia powietrza pyłem. System przełączania chłodzony był wcześniej wentylatorami dachowymi i filtrami wbudowanymi w drzwi szaf, które oczyszczały powietrze wejściowe. W trakcie prac modernizacyjnych w pierwszej kolejności dokładnie oczyszczono całą szafkę rozdzielczą od zewnątrz i wewnątrz oraz płytki drukowane falowników. Następnie, aby zapobiec ponownemu zabrudzeniu szafki i wygenerowaniu dodatkowych kosztów w przyszłości, wentylatory dachowe zostały zastąpione częściowo wpuszczonymi w szafę energooszczędnymi klimatyzatorami εCOOL DTI 6301 oraz wentylatorami filtrującymi wyprodukowanymi przez firmę Pfannenberg. Urządzenia te sprawdzają się przy wyższej temperaturze otoczenia i w miejscach zanieczyszczonych.

Dla przykładu sprężarki z wentylatorami o dużych odstępach zapobiegają gromadzeniu się pyłu i brudu, gwarantując niezawodne działanie i zmniejszając częstotliwość prac konserwacyjnych – zapewnia firma Pfannenberg. Wentylatory filtrujące z opatentowanymi, harmonijkowymi matami filtrującymi charakteryzują się szczególnie długimi okresami między konserwacjami. Ponadto klimatyzatory serii 6000 z rodziny εCOOL pobierają o 43% mniej energii niż tradycyjne systemy chłodzenia, a jednocześnie są bardzo łatwe w obsłudze. Pozwala to na bardzo szybką wymianę zużytych części i innych elementów – jeden technik może zamontować lub wymontować takie urządzenie w ok.10 minut.

Głównym powodem wybrania przez firmę Swiss Krono Group rozwiązań zarządzania termicznego firmy Pfannenberg była kompatybilność wycięć montażowych. Wymienniki ciepła powietrze/powietrze i powietrze/woda oraz klimatyzatory firmy Pfannenberg charakteryzują się identycznymi otworami instalacyjnymi i punktami mocowania. Nawet najnowsze urządzenia z energooszczędnej serii εCOOL są zgodne w tym zakresie z wcześniejszymi modelami dzięki standardowym obudowom, co ułatwia wymianę starszych urządzeń tego producenta. Jedno wycięcie może być obecnie stosowane w 11 różnych rozwiązaniach zarządzania termicznego. Operatorzy zakładu Swiss Krono Group czerpią z tego różnorodne korzyści. Identyczne wycięcia montażowe niemal wszystkich szaf elektrycznych zapewniają standaryzację wymagań obsługowych oraz ułatwiają przechowywanie części zapasowych. Kolejną zaletą jest możliwość szybkiego dostosowania technologii chłodzenia do zmian warunków atmosferycznych, temperatury i technologii.

– Ta wszechstronna koncepcja zarządzania termicznego umożliwia skoncentrowanie znacznej części naszych zasobów na innych zadaniach – zauważa Frank Schmidt. – Możemy szybko i skutecznie reagować na wszelkie sytuacje związane z konserwacją i obsługą, korzystając z zaledwie kilku części zamiennych. Dlatego właśnie dołączyliśmy urządzenia firmy Pfannenberg do listy materiałów zatwierdzonych. Nasza firma korzysta z wiedzy i opieki tego producenta. Korzystanie z porad, obsługi i serwisu jednej firmy zapewnia nam oszczędność czasu i pieniędzy.

 

Case study: Wsparcie produkcji ciągłej z wykorzystaniem systemu sterowania instalacjami pozablokowymi w branży energetycznej

ENERGA Elektrownie Ostrołęka S.A. to największy producent energii elektrycznej w północno-wschodniej Polsce, a zarazem jedyna elektrownia systemowa w tym regionie zapewniająca bezpieczeństwo energetyczne kraju. Przebieg produkcji energii elektrycznej kontrolowany jest w nastawni blokowej. Jako paliwo wykorzystywany jest węgiel kamienny oraz w ok. 30% biomasa, głównie pochodzenia roślinnego. Sam proces produkcji przebiega w następujący sposób. Węgiel przywożony jest koleją bezpośrednio na wywrotnicę, gdzie składy są opróżniane, a w okresie zimowym, gdy temperatura utrudnia wysypywanie węgla, wagony kieruje się najpierw do rozmrażalni, skąd surowiec dostarczany jest taśmociągiem do budynku elektrowni. Węgiel podawany jest taśmociągami z placu, na którym jest składowany, do zasobników i do młynów, które zamieniają grudki w pył węglowy trafiający prosto do kotłów. Poprzez spalanie takiej mieszanki uzyskuje się temperaturę sięgającą nawet 1300°C. Pod wpływem ciepła podgrzewana jest woda płynąca w rurach kotła, która zamienia się w parę wodną i uruchamia turbinę oraz generator wytwarzający energię elektryczną.

W tej elektrowni podjęto się modernizacji wielu instalacji, które mają decydujący wpływ na kluczowe procesy produkcyjne, oraz zbudowania systemów opartych na innowacyjnych rozwiązaniach. Pierwszy projekt dotyczył podawania biomasy do młynów i jej dokładnego dozowania na taśmociąg. Drugi dotyczył wywrotnicy – zmodernizowano maszynę wyładowującą węgiel z wagonów. Podczas kolejnego etapu prac unowocześniono rozdzielnię, z której zasilane są taśmociągi nawęglania oraz przeniesiono sterowanie tymi taśmociągami do systemu sterowania i wprowadzono podciągarki wagonów z węglem. Wcześniej każdy z nich był osobno wpychany na wywrotnicę przez lokomotywę. Obecnie lokomotywa podstawia we wskazane miejsce określoną liczbę wagonów. Dzięki automatycznemu sterowaniu podciągarka przejmuje je i kieruje na wywrotnicę, gdzie węgiel jest rozładowywany.

Analogiczna sytuacja ma miejsce, kiedy wagony zostają opróżnione. To duże udogodnienie, gdyż przedtem lokomotywa musiała nieustannie być w ruchu, a teraz odbiera tylko puste składy z placu manewrowego. Nie tylko ograniczono w ten sposób koszty, ale także usprawniono proces i ułatwiono pracę obsłudze, która nie musi już ręcznie ustawiać wózków, bo wszystko przejęły precyzyjne układy automatyki. Ze względu na zmianę polityki energetycznej i troskę o bezpieczeństwo załogi zdecydowano się na budowę dodatkowej infrastruktury do spalania biomasy, aby równolegle mogły działać dwie instalacje – starsza, gdzie surowce trafiają najpierw do młyna, oraz nowa, podająca paliwo bezpośrednio do kotła. Korzyścią ze stosowania drugiej instalacji jest ograniczenie zagrożenia wybuchem, jakie niesie ze sobą proces mielenia węgla z surowcem pochodzenia roślinnego. Przy bezpośrednim podawaniu biomasy do kotła młyny węglowe nie są też poddawane nadmiernej eksploatacji. Ostatnią fazą unowocześnień była modyfikacja rozmrażalni wagonów, niezbędnej, jeśli węgiel przyjeżdża zmrożony.
Wymienione systemy zostały oparte o kontrolery PACSystems RX3i od GE Automation & Controls, które umożliwiają szybkie przetwarzanie dużych ilości danych, jednoczesną komunikację z wieloma urządzeniami w różnych sieciach i protokołach oraz przeznaczone są do kontrolowania i zarządzania pracą autonomicznych i rozproszonych systemów. Procesy, za które odpowiadają w elektrowni, mają bezpośredni wpływ na prawidłowe funkcjonowanie zakładu. Jeśli nawęglanie zostałoby zaburzone, przerwane będzie podawanie paliwa do kotłów, a tym samym produkcja energii. Podobnie w przypadku instalacji dodawania biomasy – bez skrupulatnego nadzoru systemu automatyki niemożliwe byłoby wypełnienie stawianych zadań, co niosłoby ze sobą konsekwencje techniczne i finansowe. W związku z tym część z kontrolerów RX3i działa w redundancji, aby zapewnić nieprzerwaną pracę w razie jakiejkolwiek awarii. Wizualizacja procesów jest wykonana na bazie systemu Wonderware InTouch oraz na panelach operatorskich QuickPanel View, gdzie udostępnia się użytkownikom dane bezpośrednio z systemów sterowania i produkcji. Największym wyzwaniem był drugi system spalania biomasy ze względu na prototypowy charakter rozwiązania, gdzie instalacje biomasy – młynowa i pozamłynowa (zapewniająca możliwość ciągłego podawania biomasy w łącznej liczbie 60 t/h) – pracują równolegle.

Postęp prac i ich finalny efekt oceniano według zgodności ze specyfikacją przetargową, jednak rezultaty implementacji nowych systemów zaopiniować można dopiero z perspektywy czasu. Przede wszystkim usprawniono cały proces, a dzięki automatycznemu sterowaniu poprawiono jego wydajność, niezawodność i bezpieczeństwo. Operatorzy, mając ciągły i łatwy dostęp do zawsze aktualnych danych, są w stanie błyskawicznie zauważyć usterki czy nieprawidłowości. Na podstawie trendów zbieranych automatycznie można optymalizować proces, obserwując działanie poszczególnych instalacji. To z kolei przekłada się na koszty – im krótsze awarie i bardziej wiarygodne informacje, tym mniejsza potencjalna strata nie tylko czasu, ale i środków finansowych.

Dodatkowo poprzez ustawienie blokad w systemie taśmociągów na instalacji nawęglania poprawiono pracę sekwencyjną taśm. Jeśli chodzi o minimalizowanie ryzyka w pracy, automatyzacja pozwoliła na wyeliminowanie konieczności przebywania załogi w miejscach zapylonych, a zmieniając technologię podawania biomasy i węgla, zmniejszono niebezpieczeństwo wybuchu.

Wszystkie komponenty systemu dostarczyła firma ASTOR, która wspierała także pracowników ENERGA Elektrownie Ostrołęka S.A., prowadząc konsultacje i szkolenia techniczne w ramach Akademii ASTOR. Taka kompilacja produktów oraz usług dała załodze komfort i pewność, że samodzielnie będą w stanie administrować i utrzymywać system. Skomplikowanego wdrożenia aż trzech instalacji montowanych jednocześnie podjęły się spółki: J.T.C. S.A., APP Sp. z o.o. oraz APS Automatyka Przemysłowa Sterowanie S.A.

Fot. Instalacja biomasy starej (prawa strona) i nowej (lewa strona)

Oferta: automatyka magazynowa, case study, centrum logistyczne, dystrybucja, logistyka, magazyn, magazynier, operator logistyczny, palety, regały, studia przypadków, system wms, wózek widłowy, wózki widłowe

Background Image

Header Color

:

Content Color

:

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.