Producent butelek z tworzyw sztucznych czerpie korzyści z większej przepustowości i niższego zużycia energii

Przeprowadzona analiza oszczędności energetycznych dla ukadu napędowego pozwoliła producentowi pojemników z tworzyw sztucznych uzyskać 60-proc. spadek kosztów energii i o 30 proc. wyższą wydajność dzięki pakietowi napędowemu silnika z przemiennikiem częstotliwości.

• Liczba produkowanych butelek wzrosła o 30 proc.

• Zredukowano o 60 proc. koszty energii zużywanej przez maszynę do formowania rozdmuchowego.

• Zaoszczędzono kwotę 356 tys. dolarów, której wymagałaby rozbudowa mocy przyłączeniowej zakładu z 600 kVA do 800 kVA w celu instalacji dodatkowej, całkowicie elektrycznej maszyny do formowania rozdmuchowego.

• Uniknięto wydatku 44 tys. dolarów na regenerację pompy i napędu.

• Poprawiono warunki w miejscu pracy, ponieważ silnik SynRM generuje mniej hałasu niż standardowe silniki prądu przemiennego.

Gdy 23-letnia maszyna do formowania rozdmuchowego przestała działać z odpowiednią wydajnością, północno-irlandzka firma PrimePac stanęła przed dylematem.

Maszyna z silnikiem hydraulicznym do napędu wytłaczarki pracowała 24 godziny na dobę przez pięć dni w tygodniu. Silnik działał nieefektywnie i z coraz większym trudem utrzymywał stałą prędkość.

Firma PrimePac zdecydowała się zastąpić stary silnik hydrauliczny używany do napędu wytłaczarki. W nowym rozwiązaniu zastosowano silnik SynRM i przemiennik częstotliwości ACS880 firmy ABB.

Dawniej uformowanie butelki zajmowało 10 sekund, natomiast w ostatnich latach ten czas wzrósł do 12 sekund. Ponadto wytłaczarka z nadmiaru tworzywa tworzyła długie nadlewy, które trzeba było przycinać i przetwarzać w bardzo energochłonnym procesie.

Firma PrimePac otrzymała ofertę regeneracji maszyny za 44 tys. dolarów. Zaproponowane rozwiązanie zapewniłoby ciągłość działania - w tej samej technologii i przy takim samym zużyciu energii. To był czynnik krytyczny, ponieważ limit mocy elektrycznej zakładu, wynoszący 600 kVA, był bliski wyczerpania. Tym samym wprowadzenie całkowicie elektrycznej maszyny do formowania wtryskowego nowego typu butelek na lekarstwa wymagałoby zainwestowania ponad 300 tys. dolarów w rozbudowę systemu zasilania.

Analiza oszczędności energetycznych pokazała nowe możliwości

W celu znalezienia rozwiązana alternatywnego firma PrimePac poprosiła swojego partnera w zakresie energii i automatyzacji, firmę Advantage Control Limited, która jest autoryzowanym dostawcą rozwiązań ABB, o przeprowadzenie audytu energetycznego używanej maszyny.

Przez ponad tydzień mierzono zużycie energii i porównywano z istniejącym modelem całkowicie elektrycznym. Okazało się, że stara maszyna zużywa znacznie więcej energii na produkcję butelek tej samej wielkości i o tej samej wadze. Wykorzystanie mocy również było niestabilne, a zużycie wysokie, ponieważ układ hydrauliczny wymagał dodatkowego momentu obrotowego podczas uruchamiania. Ponadto problem z regulacją prędkości skutkował wadliwie ukształtowanymi butelkami.

Zdecydowano, że pakiet obejmujący synchroniczny silnik reluktancyjny (SynRM) i przemiennik ACS880 firmy ABB nie tylko ograniczy zużycie elektryczności, poprawi stabilność prędkości oraz jakość i spójność wyrobów gotowych, ale także zwolni moc elektryczną w ramach limitu i pozwoli wykorzystać ją do zasilania nowej maszyny do formowania wtryskowego.

Przemiennik ACS880-01 można zamówić w obudowie o stopniu ochrony IP55, którą można zainstalować blisko procesu produkcji.

Uzyskane oszczędności umożliwiły zainstalowanie nowej wytłaczarki bez zwiększania mocy przyłączeniowej 600 kVA.

Oszczędność energii

Dane zarejestrowane po instalacji ujawniły 60-proc. spadek zużycia energii. Całość inwestycji powinna się zwrócić w okresie krótszym niż 12 miesięcy, uwzględniając modernizację maszyny i zakup pakietu silnika SynRM IE4 o mocy 55 kW za 11 tys. dolarów

Pakiet hydrauliczny zużywał 68 kW, podczas gdy po zainstalowaniu pakietu SynRM pobór mocy ustalił się na poziomie 26 kW, co oznacza 60-proc. oszczędność energii. Firma PrimePac mogła uruchomić nową linię bez przekraczania limitów mocy przyłączeniowej.

Pakiet SynRM zapewnił firmie PrimePac okres zwrotu krótszy niż pół roku.

Kluczowe znaczenie regulacji prędkości

Przemysłowe przemienniki firmy ABB są wyposażone w system bezpośredniego sterowania momentem obrotowym (DTC), który stanowi istotny krok naprzód pod względem stabilności prędkości silnika. Maszyna jest teraz znacznie bardziej precyzyjna, dzięki czemu do wytłaczarki i do formy trafiają porcje tworzywa o tej samej długości i tej samej wadze. To oznacza mniej odpadów.

Lepsza przepustowość

Wcześniej tylko 63 proc. wytłoczek faktycznie stawało się butelkami. Wynikało to z nieregularnego ruchu maszyny. Po zainstalowaniu pakietu SynRM 96 proc. wytłoczek zmienia się w butelki, a 4-proc. ubytek powstaje wyłącznie przez spowalnianie maszyny.

Ponieważ jest mniej odpadów, rzadziej używa się granulatora o mocy 18,5 kW w celu ich ponownego przetworzenia, co daje około 5 proc. oszczędności energii.

Inne korzyści obejmują znaczną redukcję hałasu i wibracji.

Przekroczenie oczekiwań

Clifford Craig, kierownik techniczny w firmie PrimePac Ltd, powiedział:

- Nie mogliśmy zainstalować nowej maszyny elektrycznej, ponieważ nie mieliśmy dostępnej mocy. Jednak 60-proc. oszczędność energii uzyskana ze starej wytłaczarki rozdmuchowej pozwoliła nam zainstalować nową, całkowicie elektryczną wytłaczarkę wtryskową. To przerosło nasze najśmielsze oczekiwania. Udało nam się znacznie zwiększyć produkcję wyłącznie przez zainstalowanie jednego pakietu napędowego z silnikiem SynRM firmy ABB.

Firma PrimePac Limited specjalizuje się w procesie ciągłego wytłaczania rozdmuchowego do produkcji butelek, pojemników i słoików z tworzywa sztucznego wraz z zamknięciami, pompkami, rozpylaczami i różnymi akcesoriami. 

ABB Sp. z o.o.
www.abb.pl