Ale so smotanou, prosím…

Čo má smotana spoločné so stlačeným vzduchom? Túto súvislosť vysvetľujeme na príbehu úspechu BMI (Bayerische Milchindustrie eG) v Zapfendorfe. Ide pritom o čistú vodu, ale navyše o priemyselnú úpravu odpadových vôd v mliekarni.

Čistá voda: Požiadavka, ktorú bolo treba zvládnuť pomocou strojovej techniky, ktorá sa má súčasne ľahko ovládať, je spoľahlivá a progresívna. K tomu sa na vyše pripočítava kritérium čo najnižších nákladov. To umožňuje moderná stanica so skrutkovými dúchadlami.

BMI je spracovateľ mlieka s dlhou tradíciou a medzinárodnými skúsenosťami. V Zapfendorfe na severe Bavorska sa momentálne nachádza najväčší závod BMI. Okrem štandardných produktov sušeného odstredeného mlieka a sladkej sušenej srvátky sa stále viac vyrábajú špeciálne výrobky. Najmodernejším postupom ultrafiltrácie sa získavajú kvalitné bielkovinové koncentráty. Tieto produkty sú čoraz významnejšie v potravinárskom priemysle, dietetike, detskej výžive a zdravej strave. Výroba mliečneho cukru a výroba tukom obohatených mliečnych a srvátkových produktov, ako aj sušenie čiastočne odcukrovanej srvátky a koncentrácia polyamínu tento výrobný program dopĺňajú. Rovnako v hlavnom sídle v Zapfendorfe sa nachádza moderný závod na výrobu čerstvých produktov, v ktorom sa vyrába smotana, tvaroh a produkty z kyslého mlieka.

Na základe stúpajúceho dopytu a tým výroby začalo v roku 2014 plánovanie novej, väčšej čističky na vodu vznikajúcu pri výrobe mliečnych výrobkov. V štyroch reaktoroch Sequential Batch by sa mali v budúcnosti z vody, ktorá sa prichádza v rozličných množstvách, po dávkach biologicky odbúravať živinové zložky. Štyri dúchadlá by mali zaistiť zásobovanie vzduchom mikroorganizmov, ktoré sa na tomto procese podieľajú.

Na udržanie čo najnižších prevádzkových nákladov sa mali pri energeticky náročnej výrobe aktivačného vzduchu používať namiesto až dodnes všeobecne bežných dúchadiel s rotujúcimi piestami skrutkové dúchadlá, ktoré vtedy len prišli na trh. Skrutkové dúchadlá sú v podstate skrutkové kompresory so suchou, resp. bezolejovou kompresiou optimalizované pre nízky tlak, ktoré pracujú podstatne efektívnejšie už od tlakového rozdielu 400 mbar. Na základe skrutkových rotorov, ako napr. SIGMA PROFIL, dosahujú tieto stroje vyšší stupeň účinnosti. Keď sú, ako v prípade BMI, potrebné rozdielové tlaky medzi 600 až 800 mbar a navyše s množstvom prevádzkových hodín dúchadla, čo je v hydrotechnike typické, potom z toho vyplýva výrazná úspora energie, a tým aj nákladov.

Prvé projektové návrhy v BMI najskôr predpokladali len skrutkové dúchadlá prvej generácie v podobe dovtedy bežných, neúplných strojov – teda z väčšej časti mechanických konštrukčných dielov, ktoré by sa museli elektrifikovať pomocou skriňových rozvádzačov vyrobených externými subdodávateľmi, aby ich bolo možné spustiť. Pretože však už vtedy boli dostupné skrutkové dúchadlá ďalšej generácie – teda kompletné stroje pripravené na spustenie s elektrickým riadiacim a výkonovým dielom, ktoré predefinovali stav techniky na trhu, obrátila sa rýchlo pozornosť na tieto stroje.

Práve tento „kompletný systém“ týchto nových skrutkových dúchadiel sa stal na konci tiež dôvodom rozhodnutia. V prípade BMI Zapfendorf ide o typ skrutkových dúchadiel FBS-M-SFC s integrovaným frekvenčným meničom, ktoré súčasne obsahujú inteligentné riadenie stroja SIGMA CONTROL 2. Prostredníctvom tohto riadenia sú dúchadlá cez zbernicu Profibus priamo napojené na dozorňu, kde sa vizualizujú ich prevádzkové a stavové údaje. Dozorňa odosiela do dúchadiel nastavenia otáčok, a tým nastavuje prietokové množstvo, ktoré sa má vygenerovať. Dúchadlá sú riadené cez zbernicový systém, a tým aj diaľkovo.

Pomocou riadení a kompletnej konštrukcie sú tieto stroje použiteľné aj pre aplikácie, ktoré sa skrývajú za pojmom Priemysel 4.0, resp. Voda 4.0. Táto revolúcia v priemyselnej výrobe, ktorá sa často označuje ako 4. priemyselná revolúcia a teraz aj ako hydrotechnika, si ako základ vyžaduje možnosť rozsiahlej komunikácie od stroja k stroju, respektíve s nadradeným technologickým systémom riadenia v rámci progresívneho zosieťovania a digitalizácie. Cieľom je flexibilnejšie riadenie stroja, ako aj diagnostika jeho prevádzkových a stavových údajov v reálnom čase (takzvaný condition monitoring) na zaistenie jeho optimálnej prevádzky a prediktívnej údržby (predictive maintenance). To znamená, že sa v jednom smere dá načítať množstvo informácií o stave prevádzky a údržby dúchadla a naopak v opačnom smere sa dúchadlo diaľkovo ovláda – ideálne len s jedným káblom, dátovým zbernicovým káblom.

Ako analógové hodnoty sa môžu, napríklad v reálnom čase, odčítať: nasávaný, koncový a diferenčný tlak, vnútorná teplota nasávacích, koncových, olejových a protihlukových krytov, pokles tlaku na nasávacom filtri, v prípade frekvenčného meniča otáčky dúchadiel, odber prúdu meniča a medziobvodové napätie. Monitoruje sa teplota a odber prúdu motorov, hladina oleja, teploty na doskách plošných spojov výkonovej elektriky a mnohé ďalšie.

Pre každú z týchto hodnôt sú uložené prahové hodnoty na hlásenie výstrahy a poruchy, ktoré sa môžu tiež implementovať do technologického systému riadenia pomocou zbernicového protokolu, a tak ponúkajú možnosť pohodlného a jednoduchého monitorovania. K tomu sa ešte pridávajú počítadlá prevádzkových hodín strojov a ich jednotlivých komponentov, ako napríklad bloku kompresora, motora, riadenia, výkonového dielu, dielov na údržbu atď. Pre diely na údržbu, ako napríklad nasávací filter, olej, klinový remeň atď. sú uložené aj časové intervaly, po ktorých uplynutí sa vygenerujú hlásenie o údržbe. Stavové veličiny, ako stroj vyp., pripravený na štart, prevádzka, výstraha a porucha, sa takisto nachádzajú v technologickom zobrazení.

Z pohľadu prevádzkovateľa bolo rozhodnutie pre takéto všestranné stroje plug & play jednoznačné po predchádzajúcom podrobnom porovnaní nákladov za porovnateľnú funkčnosť elektroautomatizácie z jednotlivých komponentov. Jasné bolo, že by to nezostalo len pri nákupe komponentov, ako napríklad dúchadiel, frekvenčných meničov a plechových skriňových rozvádzačov. Podrobným porovnaním funkcií strojov a riadení v prípravnej fáze sa zohľadnili aj náklady za spínacie relé a nadprúdové spúšte na pripojenie elektrických pomocných pohonov, ako ventilátorov, olejových a vákuových čerpadiel, ako aj transformátorov a vyhodnocovacích jednotiek pre snímače teplôt, tlakov, hladiny oleja alebo dokonca tlaku oleja. Zaznamenané signály zo snímačov sa musia vyhodnotiť, uložiť s prahovými hodnotami a z toho sa musia implementovať logicky elektricky zapojené akcie. K nejasnostiam pri inak vznikajúcej kumulácii rozhraní však vôbec nedošlo a uvedenie do prevádzky sa dalo uskutočniť rýchlo a bez ťažkostí. Navyše je všetko jednoznačne zadokumentované, s certifikátom CE a EMK, čo je na prospech aj nariadeniu o prevádzkovej bezpečnosti. Táto komplexnosť rozsahu dodávky nielen uľahčila plánovanie investičných nákladov, ale aj porovnanie energetických nákladov, pretože výkonové údaje pre stroj úplne pripravený na prevádzku boli transparentne k dispozícii v prípravnej fáze.

Okrem projekčnej a právnej istoty je daná aj procesná bezpečnosť. Ak by diaľkové ovládanie niekedy vypadlo, môžu sa dúchadlá hravo prepnúť na ručnú prevádzku nezávisle od technologického systému riadenia pomocou výberu menu v SIGMA CONTROL 2 bez premostenia alebo zmeny parametrov (ako predtým pri pripojení na externé frekvenčné meniče atď.). Tak môžu tieto stroje v prípade núdze zásobovať vzduchom mikroorganizmy v aktivácii ako posledný zostávajúci funkčný ostrov, a tým ich udržať pri živote.

Pri pohľade späť na doterajšiu dvojročnú dobu prevádzky štyroch moderných skrutkových dúchadiel informuje riaditeľ projektu nielen o veľmi dobrom servise skrutkových dúchadiel spolu s frekvenčnými meničmi, riadením a napojením na dozorňu, ale aj o tom, že ponúkané výkonové hodnoty skrutkových dúchadiel skutočne zodpovedajú garantovaným hodnotám podľa ISO 1217, príloha E, čím sa zaistila prognózovaná veľmi dobrá energetická efektivita. Podľa projektového riaditeľa navyše „komplexnosť“ týchto strojov výrazne ušetrila náklady v objeme investícií.

• Skrutkové dúchadlo FBS 660 M
• Brožúra výrobkov
• Webová aplikácia: Zažite skrutkové dúchadlo interaktívne