Пример использования:приводы и модернизация продольно-перемоточной машины бумажной фабрики

Соединенные Штаты, по данным Федеральной сети за устойчивое развитие, ежегодно используют около 8 миллионов тонн офисной бумаги. Этого достаточно, чтобы построить стену высотой 20 футов и длиной 6815 миль. Чтобы не отставать от спроса, бумажные фабрики постоянно ищут способы повышения эффективности и качества. Несмотря на то, что в производстве бумаги задействовано множество различных машин и процессов, жизненно важной частью любой бумажной фабрики является перемоточно-резательная машина.

Бобинорезально-перемоточная машина отвечает за разматывание огромных, недавно изготовленных рулонов с основной бумагоделательной машины, разрезание их на более мелкие части и перемотку их в более удобные рулоны для распределения. Как одна из конечных производственных точек на бумажной фабрике, любая проблема с продольно-перемоточной машиной может привести к остановке производства на всей фабрике.

Устройство для продольной резки и перемотки, состоящее из нескольких двигателей и элементов управления, является одним из самых передовых устройств на фабрике. В основе процесса этой машины лежит натяжение, которое определяет качество бумажных рулонов. На протяжении всего процесса необходимо прикладывать точные и постоянные силы, чтобы обеспечить идеальное отслеживание полотна, точную продольную резку и надлежащие профили плотности рулонов.

За исключением контроля зазора, качество рулона во многом определяется производительностью приводов. Намоточная машина должна работать как скоординированная система и обеспечивать жесткий контроль скорости и крутящего момента в непрерывных циклах - от остановки до полной скорости и от возврата до нулевой скорости. Даже небольшие неточности в производительности могут вызвать проблемы, такие как обрывы листа, неровности кромок, телескопирование, смещения и стыковки, что приведет к простою, браку рулонов и, в конечном итоге, к упущенной прибыли.

Цель:непрерывное высокоскоростное производство
Чтобы повысить производительность и эффективность, одна из ведущих бумажных фабрик на юго-востоке США решила перестроить свою продольно-перемоточную машину и внедрить новейшие технологии. Целью модернизации было улучшение качества валков, увеличение скорости машины до максимально возможного уровня и устранение дорогостоящих простоев.

Комбинат обратился к SDS Inc, американскому системному интегратору, специализирующемуся на разработке систем управления для бумажной и рулонной промышленности. SDS проанализировал существующую систему и предоставил экономичное решение, в котором использовались существующие двигатели и компоненты, интегрированы современные приводы переменного тока ACS800 от АББ и новые приводы постоянного тока DCS800 - самые передовые приводы постоянного тока в своем роде. Аппаратное обеспечение привода было дополнено Intelli-Wind SDS, популярным человеко-машинным интерфейсом с двумя барабанами, который обеспечивает управление TNT, рецепты, числовые и графические уставки, разрешения и диагностику.

Персонал системного интегратора несколько раз посетил предприятие, чтобы изучить ситуацию. Они узнали, что с существующей перемоточно-резательной машиной было множество проблем.

«Крайне важно узнать точку зрения каждого, кого коснется перемотка», - говорит Джон Паркер, старший инженер по продажам SDS. «У обслуживающей бригады были опасения по поводу отказа компонентов и помещения для приводов, которое требовало точного контроля температуры, чтобы аналоговые компоненты не смещались. Производственный отдел хотел увеличить время безотказной работы, улучшить качество рулонов и предоставить своим клиентам рентабельный продукт, и они хотели использовать технологически продвинутое оборудование. Наше партнерство с ABB позволило нам реализовать и реализовать эти преимущества ».

Устаревшее оборудование:неэффективно и дорого в обслуживании
Эта бумажная фабрика, по мнению экспертов ABB и системных интеграторов, входит в число растущего числа производителей, которые все еще используют приводные системы возрастом от 25 до 30 лет. Ремонт и обслуживание приводной системы на продольно-перемоточной машине становилось все дороже. Некоторые компоненты устарели и не подлежали замене. Некоторое аналоговое оборудование требовало постоянного внимания из-за дрейфа, и старая проводка начала показывать признаки разрушения и пробоя изоляции в точках крепления. Механические узлы, удерживающие тиристорные сборки и предохранители на месте, ремонту не подлежали; и, помимо всего прочего, были проблемы со структурной целостностью силовых модулей.

Крейг Тиерно, старший инженер по приложениям SDS, объясняет, что из-за этих многочисленных проблем модернизация, которая позволила бы заменить аналоговые регуляторы цифровыми аналогами, сохранив при этом существующий силовой мост, была непрактичной. SCR внутри силовых модулей не будут надежными. Поэтому интегратор рекомендовал полностью обновить привод и систему управления для повышения надежности и производительности.

«Часто, если модули питания постоянного тока компании все еще находятся в пределах своего жизненного цикла, мы рекомендуем дооснащать их новыми цифровыми высокопроизводительными интерфейсными модулями (DFE), чтобы улучшить характеристики регулирования при включении существующих SCR», - говорит Тьерно. в данном случае мы не могли этого сделать ».

Новые технологии вместе с приводами обеспечивают ценный синергетический эффект
В поисках приводного решения интегратор нашел ответ в компании ABB.

«Больше всего нас беспокоило то, что поставщики приводов не делали ничего нового с DC. Большинство поставщиков использовали продукцию возрастом от 10 до 20 лет », - говорит Тьерно.

Он узнал, что ABB разрабатывает новый привод постоянного тока, в котором используются те же программные инструменты и коммуникационные модули, что и в ее изделиях переменного тока. Это сделало возможным использовать и интегрировать в проект продукты постоянного и переменного тока.

По всей Северной Америке по-прежнему установлено большое количество двигателей постоянного тока с широким диапазоном мощности и скоростей.

«Эти двигатели имеют долгий срок службы при надлежащем техническом обслуживании и периодическом ремонте, поэтому клиенты не обязательно стремятся их заменить», - говорит Тьерно. «Поиск поставщика, такого как ABB, который продолжает изобретать и внедрять новые технологии для управления этими двигателями, дал нам преимущество с самого начала».

Для этой системы было установлено четыре привода ABB DCS800. Первый привод управляет двигателем размотки мощностью 500 лошадиных сил, который обеспечивает регулировку натяжения родительского рулона большого размера. Второй привод DCS800 был установлен на вводном рулоне бумаги мощностью 50 л.с., который используется для транспортировки бумаги в секцию продольной резки. Третий и четвертый приводы были установлены на переднем и заднем барабанах мощностью 250 л.с. - компонентах, которые отвечают за обеспечение эталонной скорости машины и профилирование крутящего момента на перемотанный валок.

Из-за размера валков и высокого крутящего момента, необходимого для ускорения и замедления, все приводы постоянного тока были рассчитаны на работу с 200-процентным ограничением тока в течение одной минуты.

Два привода переменного тока ACS800 и электродвигатели мощностью 15 л.с. были подключены к двум концам направляющего ролика, чтобы обеспечить вертикальное усилие для ускорения и замедления. С механической точки зрения размер рамы мотора был основан на мощности приложения и стиле вентиляции, поскольку моторы устанавливаются внутри движущейся рамы с роликами всадника.

Новые датчики нагрузки для контроля натяжения
Датчики веса, которые измеряют натяжение полотна на разматывающем участке машины, были заменены датчиками Pressductor типа ABB PillowBlock. Блоки PFTL были выбраны исходя из требований системы и того факта, что они были прямой физической заменой старых датчиков веса. Датчики веса новой технологии от ABB, которые были предварительно откалиброваны для применения, улучшают контроль натяжения и сокращают время и стоимость установки.

Совместимые платформы; Модернизация и использование существующих двигателей постоянного тока
Персонал интеграторов посчитал, что DCS800 идеально подходит для инженеров и ИТ-специалистов бумажной фабрики, которые уже были знакомы с функциями управления и ввода в эксплуатацию приводов постоянного тока. Дополнительный ACS800 от АББ, внешне похожий на продукцию постоянного тока, упростил переход комбината на переменный ток.

«Убедиться, что приводы постоянного тока полностью дополняют - рука об руку, шаг за шагом - с тем, что мы собирались делать с продуктом переменного тока, это было действительно важно; имея эти двое на одной платформе », - говорит Тьерно.

Он объясняет, что новые приводы постоянного тока позволяют модернизаторам предоставлять современные технологии и отличное регулирование за небольшую часть стоимости замены всей энергосистемы. «Многие наши клиенты не хотят менять двигатели и проходить через сложный процесс установки. Если есть более экономичный метод, они захотят о нем услышать ».

Главное управление через программное обеспечение Winder-Operating
В координации с приводами системный интегратор установил собственное программное обеспечение для работы с намоточными машинами под названием iWind, которое предназначено для оптимизации профиля и качества валков, предлагая автоматическую остановку, рецепты продуктов, числовые и графические уставки, разрешения и полную диагностику. Элегантный и простой в использовании интерфейс iWind объединяет различное управляющее оборудование напрямую с оборудованием привода, в результате чего получается менее сложная система, обеспечивающая повышенную производительность. Так же легче устранять неполадки и обслуживать.

Компания SDS, в первую очередь ориентированная на натяжение, зазор и крутящий момент (TNT), смогла создать архитектуру, которая удовлетворила потребности клиентов в улучшении качества валков. Функция автоматической остановки решила проблему длины и диаметра продукта. Разрешительные и диагностические страницы предоставили операторам быструю помощь в поддержании работы намоточного устройства и сократили количество обращений в службу поддержки для обслуживания. Система рецептов позволила операторам быстро создавать заказы и поддерживать единообразие продукта.

Готовые надземные панели ускоряют пятидневную установку
При модернизации использовалась существующая конструкция - конструкция с открытыми панелями, требовавшая минимума площади и свободного пространства в диспетчерской. Вместо напольных шкафов все силовые модули, автоматические выключатели и другие компоненты были размещены на приподнятых панелях. Это позволило интегратору предварительно создать отдельную подпанель для каждого привода, что дает время перед сносом старого оборудования для тестирования приводов по отдельности и в группе! Это позволило тщательно протестировать всю связь между приводами и большей частью прикладного программного обеспечения и функциональности привода перед установкой и вводом в эксплуатацию.

Настройка и запуск прикладной программы прошли гладко. Группе системных интеграторов потребовалось около четырех недель, чтобы спроектировать схемы, создать программное обеспечение привода и контроллера и построить панели. После тщательных двухнедельных испытаний команда смогла установить новое оборудование в течение пяти дней, необходимых для комбината. Инженеры оставались на месте в течение нескольких дней после запуска, чтобы обеспечить бесперебойный переход операторов завода.

Выигрышная комбинация обеспечивает оптимальное время безотказной работы
С момента установки приводов DCS800 и ACS800 в сочетании с программным обеспечением iWind комбинат смог реализовать свои цели по увеличению производства, максимальной эффективности, лучшему качеству валков, сокращению затрат на техническое обслуживание и минимальным простоям. Фактически, они смогли практически исключить отключения, которые происходили ранее из-за неисправности компонентов.

«Мы довольны продуктами и поддержкой ABB и планируем продолжать использовать продукты ABB для будущих проектов», - сказал Паркер. «И на данный момент перед нами восемь проектов по производству бумаги, для которых мы рекомендуем ABB, ACS800, DCR- или DCS-800 для различных приложений».

Тьерно добавляет:«Наши отношения с ABB и людьми в Новом Берлине были очень плодотворными. Они очень помогли с доставкой продукции и обучением по новым продуктам, особенно по DCS800 ».

Продукты ABB предлагают системному интегратору ресурсы и гибкость, необходимые им, чтобы помочь удовлетворить каждого клиента в соответствии с его конкретными потребностями и бюджетом.

У ABB и SDS есть еще одна причина для празднования:установка на бумажной фабрике знаменует собой первый раз, когда DCS800 был интегрирован в общий системный пакет в Соединенных Штатах. Благодаря практически неограниченной масштабируемости DCS800 вся команда надеется на долгие годы поставлять клиентам накопители и программное обеспечение.

Схема модернизации приводов постоянного и переменного тока для продольно-перемоточной машины на предприятии большой юго-восточной бумажной фабрики.

Главная панель, на которой находятся приводы переменного тока ABB ACS800 Rider Roll и главный контроллер.

Unwind Drive - новый ABB DCS800 во время тестирования системы.

Слева направо:рулон бумаги, передний барабан, задние панели барабана с приводами постоянного тока ABB DCS800. Предварительная сборка панелей позволила смонтировать всю модернизацию продольно-перемоточной машины в течение пяти дней.

Чтобы узнать больше по этому поводу, посетите сайт www.abb.us/drives или свяжитесь с Томасом Юнгером, менеджером линейки продуктов ABB Inc., по телефону 262-785-3377 или [email protected].