Экономия энергии с помощью пневматических клапанов и интеллектуальных датчиков на упаковочных линиях

Написано специалистами Emerson.

Подсчитано, что более трети выбросов парниковых газов производятся пищевыми системами, при этом на процессы упаковки приходится около 5,4% этого объема. Чтобы сократить — и, в конечном счете, устранить — выбросы, компании, производящие потребительские товары (CPG), устанавливают цели декарбонизации. По мере того, как CPG принимают меры и движутся к углеродной нейтральности, они ищут надежные способы сокращения энергопотребления на своих предприятиях.

Одним из способов, с помощью которого многие компании надежно снижают потребление энергии, является внедрение новых энергоэффективных технологий пневматических клапанов. Пневматические регулирующие клапаны имеют решающее значение для широкого спектра упаковочных систем из-за их экономичной и надежной работы. Их распространенность и разнообразие новых интеллектуальных возможностей, разработанных производителями пневматических воздушных клапанов, предоставляют CPG большие возможности для экономии энергии и повышения эффективности их пневматических систем.

Оптимизация использования энергии с помощью датчиков расхода

Как правило, в CPG есть много машин, обычно от разных производителей, которые имеют общую линию подачи сжатого воздуха. Сжатый воздух, который упаковочные предприятия используют для работы этого оборудования и процессов на упаковочных линиях, требует для производства значительного количества энергии. К сожалению, не все из них эффективно используются; некоторое количество сжатого воздуха может быть потрачено впустую из-за утечек. Утечки бывает трудно обнаружить, и часто они остаются незамеченными, пока не приведут к огромным потерям энергии и дорогостоящему простою.

Мониторинг пневматической системы является одним из способов обнаружения утечек и контроля энергопотребления. Большинство машин не имеют встроенной технологии мониторинга. Однако их можно дооснастить интеллектуальными пневматическими датчиками. Датчики потока, такие как AVENTICS ^TM от Emerson Датчики серии AF2 позволяют обнаруживать и устранять утечки на ранней стадии — и даже до того, как они произойдут — для оптимизации энергопотребления.

Измеряя потребление сжатого воздуха в режиме реального времени, датчики расхода могут дать четкое представление о производительности пневматической системы и потреблении энергии. Используя эту информацию, компании могут лучше понимать свое энергопотребление и принимать значимые меры для эффективного контроля за ним.

Гораздо больше, чем расходомер, AF2 измеряет восемь различных параметров процесса:давление, температуру, массовый расход, объемный расход, скорость потока, общую массу, общий объем и энергию. Его большой настраиваемый OLED-дисплей четко отображает рабочие данные, что упрощает их считывание операторами. Операторы также могут настраивать различные визуализации, в том числе блок-схемы, для измерений, а также кривые процесса и совокупные значения. Датчик хранит в памяти до семи дней, поэтому операторы также могут получить доступ к базовой истории машины.

AF2 предоставляет данные на уровне машины и может сигнализировать, какая машина в линии подачи может иметь утечку. Используя данные, операторы могут получить представление о воздушном потоке машины и сопоставить полученную информацию с машинными циклами. Лучше понимая цикл машины и ее воздушный профиль, оператор может сравнивать данные в реальном времени с базовыми данными, такими как стандартный профиль воздушного потока или данные с лучшей машины на линии. Если есть отклонение от исходных данных, операторы могут определить проблему и быстро принять меры, например, заменить компонент, вызывающий утечку.

Сравнение профиля цикла и потребления воздуха дает много ценной информации о состоянии машины, возможных утечках и потреблении энергии, к которой операторы иначе не имели бы доступа. Это может помочь операторам уверенно принимать решения и предпринимать действия, которые лучше контролируют энергопотребление упаковочной линии.

Фактически, возможность сбора данных и системный подход AF2 позволяют операторам контролировать расход воздуха в пневматических системах в соответствии со стандартом DIN ISO 50001 для управления энергопотреблением. Этот стандарт ISO был создан, чтобы помочь организациям создавать, внедрять, поддерживать и улучшать свои системы управления энергопотреблением.

Используя только AF2, CPG могут хранить собранные данные в своей собственной ИТ-сети или извлекать данные в облако через шлюзы. В сочетании со шлюзом и специально разработанным программным обеспечением операторы могут получить доступ к расширенным информационным панелям, хранить исторические данные, создавать пороговые значения параметров, которые вызывают оповещения, выполнять полный анализ утечек, сопоставлять данные с другими датчиками машины, выполнять учет на объекте и многое другое.

Простота AF2 и широта предоставляемой информации обеспечивают производителям потребительских товаров отправную точку на пути к цифровому преобразованию и ценный способ надежного энергосбережения.

Данные с датчиков могут быть представлены операторам в виде информации и визуализации на их личных интеллектуальных устройствах, что упрощает доступ, интерпретацию и использование для принятия решений. (изображение предоставлено Emerson)

Сокращение отходов с помощью пропорциональных клапанов

Подсчитано, что каждую минуту продается около 1 миллиона пластиковых бутылок. Большинство из них представляют собой полиэтилентерефталатные (ПЭТ) бутылки. Для удовлетворения мирового спроса ежегодно производится и внедряется около 3500 систем выдувного формования (SBM).

Новейшие производственные системы объединяют процесс SBM с процессом розлива в непрерывный производственный поток. Комбинированные системы могут уменьшить как физический след линии, так и ее углеродный след, устраняя необходимость доставки бутылок от производства до розлива. Технологии пневматических клапанов, обеспечивающие ключевые функции SBM, также могут сэкономить значительное количество энергии.

Три пневматические технологии, которые могут существенно повлиять на энергопотребление производственной системы, — это пропорциональные регулирующие клапаны, системы подготовки воздуха и продувочные блоки. Пневматические системы подготовки воздуха повышают эффективность и обеспечивают больший контроль над подачей воздуха низкого и высокого давления, который используется исполнительными механизмами для преформирования и ступенями расширения бутылок с выдуванием для формования бутылок. Функции предварительного выдувания, выдувания, рециркуляции и выпуска компактных высокопроизводительных выдувных блоков лучше контролируют рост объема бутылок. Однако передовые пропорциональные клапаны произвели революцию в расширении перед продувкой и значительно повысили энергоэффективность этого шага.

Компания Emerson предлагает пропорциональный регулирующий клапан, специально разработанный для замены двухпозиционного потока высокого давления на стадии расширения перед продувкой в ​​производстве ПЭТФ. Инновационное решение сочетает в себе специально разработанный пропорциональный клапан, управляющую электронику и программное обеспечение. Пропорциональный клапан точно регулирует расширение каждой бутылки внутри формы, модулируя поток, а не обеспечивая равномерную скорость потока в течение всего процесса выдувания, как это делает включение/выключение потока высокого давления. Система может сохранять заданные значения последовательности выдувания в клапане или реагировать на команды управления от программируемого логического контроллера (ПЛК) SBM для преднамеренного роста бутылки, что позволяет конечным пользователям точно определять, как нагретые бутылки расширяются внутри формы.

Возможность точной настройки формы стенок и форм бутылок позволяет создавать более тонкие и легкие бутылки, что может уменьшить количество материала, используемого для каждой бутылки. Это также позволяет экономить энергию за счет снижения давления выдувного воздуха, необходимого для формирования бутылки, без ущерба для качества и температуры нагрева в печи для предварительного выдувания.

В дополнение к точному регулированию роста бутылки, эта передовая технология пропорционального клапана имеет несколько дополнительных возможностей, которые повышают энергоэффективность и устойчивость процесса выдувания ПЭТ-бутылок. Система также может предоставлять результаты обратной связи, которые указывают на качество каждого удара. Эти критически важные данные помогают производителям бутылок совершенствовать процесс формования, что может улучшить качество и консистенцию бутылок, а также сократить количество брака. Он также предоставляет данные мониторинга состояния, которые позволяют выполнять профилактическое обслуживание, повышать эффективность и сокращать время простоя.

Помимо энергосберегающих преимуществ новой технологии пропорционального клапана, эта система позволяет производителям бутылок достигать более высокой производительности при производстве бутылок сложной формы, которые могут быть более привлекательными для потребителей. А поскольку процесс можно легко обновить с помощью формулы программного обеспечения и ПЛК, каждую выдувную станцию ​​на машине можно усовершенствовать для большего улучшения без остановки производства.

Лучший контроль, большая экономия

Новые интеллектуальные технологии пневматических клапанов позволяют CPG надежно снижать потребление энергии. Интеграция интеллектуальных датчиков в упаковочные линии и пропорциональных клапанов в производстве ПЭТ-бутылок дает CPG возможность контролировать процессы и улучшать их результаты. Надежное обезуглероживание упаковочных линий не произойдет без намерения — для этого потребуется высокий уровень контроля, точности и продуманности, для обеспечения которых предназначены эти технологии.

Свяжитесь с экспертами JHFoster, чтобы узнать, как начать экономить энергию на своем предприятии.