Снижение энергозатрат в упаковке: использование пневматических клапанов и умных датчиков для устойчивого развития

Написано специалистами Emerson.

Оценивается, что более трети парниковых газов выделяется пищевыми системами, при этом процессы упаковки отвечают за около 5,4% от этого. Для сокращения — и в конечном счете устранения — выбросов, компании CPG (товары длительного потребления) устанавливают цели декарбонизации. По мере того как CPG принимают меры и движутся к углеродной нейтральности, они ищут надежные способы снизить энергопотребление по своим объектам.

Один из способов, которым многие компании надежно снижают энергопотребление — интеграция новых, энергоэффективных технологий пневматических клапанов. Пневматические клапаны управления критически важны для широкого спектра систем упаковки за их стоимостно-эффективную, надежную производительность. Их распространенность и разнообразие новых, умных возможностей, разработанных производителями пневматических клапанов, представляют отличную возможность для CPG сэкономить энергию и получить больше ценности от своих пневматических систем.

Оптимизация энергопотребления с использованием датчиков потока 

В общем, CPG имеют много машин, обычно от разных производителей, которые делят основную линию поставки сжатого воздуха. Сжатый воздух, который упаковочные объекты используют для эксплуатации этого оборудования и питания процессов в своих упаковочных линиях, требует значительного количества энергии для производства. К сожалению, не все из него используется эффективно; некоторое сжатое воздуха может потратиться впустую через утечки. Утечки могут быть трудны для обнаружения и часто остаются незамеченными, пока они не приведут к огромным потерям энергии и дорогостоящему простою.

Мониторинг пневматической системы — один из способов обнаружить утечки и контролировать использование энергии. Большинство машин не имеют встроенной технологии мониторинга. Однако их можно модернизировать с умными пневматическими датчиками. Датчики потока, такие как датчик серии AF2 AVENTICS^TM от Emerson, позволяют выявлять и устранять утечки рано — и даже до того, как они случаются — для оптимизации использования энергии.

Измеряя потребление сжатого воздуха в реальном времени, датчики потока могут предложить ясную картину производительности пневматической системы и энергопотребления. Используя эту информацию, компании могут лучше понять свое энергопотребление и принять осмысленные меры для его эффективного контроля.

Намного больше, чем просто расходомер, AF2 измеряет восемь различных параметров процесса: давление, температуру, массовый расход, объемный расход, скорость потока, общую массу, общий объем и энергию. Его большой, конфигурируемый OLED-дисплей четко представляет операционные данные, делая легким для операторов чтение. Операторы также могут конфигурировать различные визуализации, включая диаграммы потока, для измерений, а также кривые процесса и кумулятивные значения. Датчик хранит до семи дней памяти, поэтому операторы могут получить доступ к базовой истории машины.

AF2 предоставляет данные на уровне машины и может сигнализировать, какая машина в линии поставки может иметь утечку. Используя данные, операторы могут получить представление о воздушном потоке машины и соотнести то, что они узнают, обратно к циклам машины. Лучше понимая цикл машины и ее воздушный профиль, оператор может сравнивать данные реального времени с базовыми данными, такими как стандартный профиль воздушного потока или данные от лучшей машины на линии. Если есть отклонение от базовых данных, операторы могут выявить проблему и быстро принять меры, такие как замена компонента, вызывающего утечку.

Сравнение профиля цикла и потребления воздуха предоставляет много ценной информации о здоровье машины, возможных утечках и энергопотреблении, 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 систематический подход AF2 позволяют операторам отслеживать потребление воздуха в пневматических системах в соответствии с DIN ISO 50001 для управления энергией. Этот стандарт ISO был создан, чтобы помочь организациям устанавливать, внедрять, поддерживать и улучшать свои системы управления энергией.

Используя только AF2, CPG могут хранить собранные данные в своей собственной ИТ-сети или извлекать данные в облако через шлюзы. При соединении с шлюзом и специально разработанным программным обеспечением операторы могут получить доступ к передовым панелям мониторинга, хранить исторические данные, создавать пороговые параметры, запускающие тревоги, завершать анализ утечек, коррелировать данные с другими датчиками машины, завершать учет площадки и многое другое.

Простота AF2 и широта его информации дают CPG базовую точку входа в их пути цифровой трансформации и ценный способ надежно экономить энергию.

Данные от датчиков могут быть представлены операторам через инсайты и визуализацию на их личных умных устройствах, делая легче доступ, интерпретацию и использование для принятия решений. (изображение предоставлено Emerson)

Снижение отходов с использованием пропорциональных клапанов

Оценивается, что почти 1 миллион пластиковых бутылок продается каждую минуту. Большинство из них — бутылки из полиэтилентерефталата (PET). Для удовлетворения глобального спроса около 3500 систем растяжного дувного формования (SBM) производятся и развертываются каждый год.

Последние производственные системы включают процесс SBM с процессом розлива в непрерывный производственный поток. Комбинированные системы могут снизить как физический след линии, так и ее углеродный след, устраняя необходимость перевозки бутылок от производства к розливу. Пневматические клапанные технологии, питание ключевых функций SBM, также могут сэкономить значительное количество энергии.

Три пневматические технологии, которые могут сделать наибольшую разницу в энергопотреблении производственной системы, — это пропорциональные клапаны управления, системы подготовки воздуха и блоки дувания. Пневматические системы подготовки воздуха улучшают эффективность и обеспечивают более высокий контроль низкого и высокого давления воздуха, которые предварительные приводы и этапы расширения бутылки при растяжном дувании используют для формовки бутылок. Функции предварительного дувания, дувания, переработки и выхлопа компактных, высокопроизводительных блоков дувания лучше контролируют рост объема бутылки. Передовые пропорциональные клапаны, однако, революционизируют предварительное расширение при дувании и значительно улучшают энергоэффективность этого шага.

Emerson предлагает решение пропорционального клапана управления, специально разработанное для замены вкл/выкл высокого давления потока на шаге предварительного расширения дувания в производстве PET. Инновационное решение объединяет специально разработанный пропорциональный клапан, контрольную электронику и программное обеспечение. Пропорциональный клапан тонко настраивает расширение каждой бутылки внутри формы путем модуляции потока вместо обеспечения равномерной скорости потока на протяжении всего процесса дувания, как это делает вкл/выкл высокого давления потока. Система может хранить уставки последовательности дувания в клапане или отвечать на управляющие направления от ПЛК программируемого логического контроллера (ПЛК) SBM для целенаправленного роста бутылки, делая возможным для конечных пользователей точно уточнять, как нагретые бутылки расширяются внутри формы.

Способность тонко настраивать формирование стенки и формы бутылки делает возможным создание более тонких, легких бутылок, что может снизить количество материала, используемого для каждой бутылки. Это также экономит энергию, снижая давление дувного воздуха, необходимое для формовки бутылки, без жертвы качеством, а также температуру нагрева в предварительной дувной печи.

Помимо точной модуляции роста бутылки, эта передовая технология пропорционального клапана имеет несколько дополнительных возможностей, улучшающих энергоэффективность и устойчивость процесса дувного формования PET-бутылок. Система также может предоставлять результаты обратной связи, указывающие на качество каждого дувания. Эти критические данные помогают производителям бутылок совершенствовать свой формовочный процесс, что может улучшить качество и последовательность бутылок и снизить брак. Она также предоставляет данные мониторинга состояния, позволяющие профилактическое обслуживание, улучшая эффективность и снижая простой.

Помимо энергосберегающих выгод новой технологии пропорционального клапана, система позволяет производителям бутылок достичь более высокой пропускной способности при производстве сложных форм бутылок, которые могут быть более привлекательными для потребителей. И, поскольку процесс может быть легко обновлен через программное обеспечение/формулу ПЛК, каждая дувная станция на машине может быть уточнена для большего улучшения без остановки производства.

Лучший контроль, большая экономия

Новые, умные пневматические клапанные технологии дают CPG способы надежно снизить использование энергии. Интеграция умных датчиков в упаковочные линии и пропорциональных клапанов в производстве PET-бутылок дает CPG способность контролировать процессы и уточнять их результаты. Надежная декарбонизация упаковочных линий не случится без намерения — это потребует высокого уровня контроля, точности и намеренности, которые эти технологии разработаны для предоставления.

Свяжитесь с экспертами JHFoster, чтобы узнать, как вы можете начать экономить энергию на вашем объекте.