Motan集團(tuán)Colortronic公司為該公司位于墨西哥的一個(gè)大客戶提供并安裝了一套全自動(dòng)化且中央材料處理監(jiān)控的設(shè)備
如果在生產(chǎn)設(shè)備里應(yīng)采用泵組作為組合結(jié)構(gòu)件時(shí)，那么這些泵必須能夠持續(xù)提供關(guān)于生產(chǎn)條件的信息，并且能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)生產(chǎn)條件的變化作出反應(yīng)。在輸送作業(yè)中所生成敏感介質(zhì)時(shí)，智能系統(tǒng)的應(yīng)用則明顯有益。
在人工合成材料的輸送中，部分使用強(qiáng)磨料顆粒。在此，非常重要的是要盡可能確保材料流的穩(wěn)定輸送。在人工合成材料的生產(chǎn)中，生產(chǎn)流程的數(shù)字化能夠?qū)τ谌斯ず铣刹牧系臋C(jī)器和設(shè)備始終保持在一個(gè)數(shù)字化變化的現(xiàn)實(shí)水平上起著至關(guān)重要的作用。在此，泵的作用很重要，其中最重要的是保護(hù)輸送劑量和烘干裝置的側(cè)通道壓縮機(jī)和爪式真空泵。在人工合成材料生產(chǎn)中，最新技術(shù)的傳感裝置和頻率調(diào)節(jié)式驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，使得這些部件不僅僅只是成為加工原材料的主動(dòng)生產(chǎn)部件的一個(gè)組成部分，而且還參與到形成產(chǎn)品及其形成產(chǎn)品所需的泵和設(shè)備之間的實(shí)時(shí)的信息交換。
如何具體看材料流智能化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和采用這些智能化系統(tǒng)能夠使生產(chǎn)力達(dá)到怎樣的改善呢?Motan集團(tuán)和Gardner Denver集團(tuán)的Elmo Rietschle技術(shù)公司在K2016展覽會(huì)上對(duì)此進(jìn)行了展示。作業(yè)中，Motan集團(tuán)的Metro G輸送裝置與側(cè)通道壓縮機(jī)和爪式真空泵協(xié)同作業(yè)。 Motan集團(tuán)展示的輸送裝置為模塊化的標(biāo)準(zhǔn)單元式裝置，借助于模塊化的標(biāo)準(zhǔn)單元式裝置，Motan可為客戶提供與之實(shí)際應(yīng)用相匹配的個(gè)性化技術(shù)解決方案。
整體的功能大于零件組合功能
數(shù)字化首先便意味著：聯(lián)網(wǎng)。為了使Metro G系列裝置能夠在今后的人工合成材料加工中得以實(shí)際應(yīng)用， Motan集團(tuán)和Gardner Denver集團(tuán)的Elmo Rietschle技術(shù)公司進(jìn)行了必要的合作。為了實(shí)現(xiàn)壓力和真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)上的匹配則集成了最新的逆變器技術(shù)。這樣，側(cè)通道壓縮機(jī)和爪式真空泵便組成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的生產(chǎn)流程可調(diào)的噪聲低且吸力效力高的可調(diào)節(jié)的單元。由此便能夠?qū)崿F(xiàn)可在一個(gè)大的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)的一級(jí)泵或是多級(jí)泵的靈活應(yīng)用，并能夠與上級(jí)控制裝置相連接。頻率可調(diào)的(和通過能效進(jìn)行調(diào)節(jié)的)側(cè)通道壓縮機(jī)的極限值最大可達(dá)22kW(圖1)。
圖1 能效高的側(cè)通道壓縮機(jī)頻率是可調(diào)式的，其有效效率最大可達(dá)22kW
選擇應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)以及逆變器單元作為分中心，或是應(yīng)用用于運(yùn)行的開關(guān)箱調(diào)節(jié)器可使設(shè)備結(jié)構(gòu)具備重要的靈活性。這樣，經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決方案便可具有高性能，也可作為帶有電位計(jì)設(shè)定值的“單機(jī)”變頻器或是與Profibus界面聯(lián)網(wǎng)。
為了能夠使人工合成材料顆粒在人工合成材料輸送時(shí)對(duì)管道的磨損達(dá)到最低，必須保持均衡的輸送速度。人工合成材料氣動(dòng)式的輸送不受輸送管道長(zhǎng)度的影響，人工合成材料顆粒必須達(dá)到一個(gè)設(shè)定的速度，這樣人工合成材料的輸送流才能夠 與輸送管道的容積相匹配。由變頻器來調(diào)節(jié)側(cè)通道壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，工合成材料的輸送速度以及輸送量便能夠符合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)作業(yè)需求。此外，通過短時(shí)間的提高側(cè)通道壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)還可重新回收這些投放在輸送管道里的材料顆粒。設(shè)備的加工機(jī)器材料的可靠供給是按照作業(yè)的最高峰狀況來設(shè)計(jì)的。這樣便能夠?qū)⑼C(jī)時(shí)間縮短至最低。
用于生產(chǎn)的側(cè)通道壓縮機(jī)
例如，生產(chǎn)場(chǎng)地位于墨西哥Monterrey的一家生產(chǎn)廠是Motan集團(tuán)一個(gè)大客戶。Motan集團(tuán)Colortronic公司為該客戶提供并安裝了全套自動(dòng)化設(shè)備和材料處理中央監(jiān)控設(shè)備。該客戶的生產(chǎn)系統(tǒng)使用了1500多個(gè)人工合成材料輸送器，此外，該客戶使用的500余個(gè)重量分析式的混合和劑量器按合成材料顏色的不同分為不同的系列。為了生產(chǎn)中設(shè)備供應(yīng)人工合成材料，Motan集團(tuán)為該客戶安裝了24臺(tái)大型圓形料倉(cāng)，這些大型圓形料倉(cāng)安裝在稱重單元上，與48個(gè)全自動(dòng)化的Metrolink材料選擇和分配裝置相連接，并且，為了連接各臺(tái)注塑機(jī)還設(shè)置了整整長(zhǎng)達(dá)100km的管道。為了材料烘干，該客戶采用了16臺(tái)容量為2400m3的Luxor- á型烘干機(jī)以及104臺(tái)烘干調(diào)節(jié)裝置。最末端的綜合裝置通過控制網(wǎng)生產(chǎn)流程和設(shè)備控制裝置來實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的操作與監(jiān)控。該全套自動(dòng)化設(shè)備和材料處理的控制方案基于Ethernet 進(jìn)行信息傳輸，借助于一個(gè)上級(jí)圖像化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了材料的烘干、混合、輸送以及儲(chǔ)料所需控制設(shè)備的集成。Motan集團(tuán)Colortronic公司的銷售經(jīng)理Detlev Schmidt說明，為了實(shí)現(xiàn)該套設(shè)備的安全運(yùn)行，該設(shè)計(jì)方案必須采用真空技術(shù)。這樣，該大客戶的每條生產(chǎn)線均設(shè)置有25臺(tái)注塑機(jī)，每臺(tái)注塑機(jī)帶有兩臺(tái)側(cè)通道壓縮機(jī)，以供應(yīng)新材料和準(zhǔn)備研磨的材料。為此，鼓風(fēng)噴射裝置選擇交替開和關(guān)作業(yè)模式，以保持各單個(gè)機(jī)組的作業(yè)運(yùn)行時(shí)間基本相等。此項(xiàng)應(yīng)用選用的是Gardner Denver集團(tuán)的Elmo Rietschle技術(shù)公司提供的Velocis型側(cè)通道壓縮機(jī)。Detlev Schmidt說：“該型側(cè)通道壓縮機(jī)絕對(duì)不需保養(yǎng)，且在整個(gè)作業(yè)流程中噪聲很低。”他認(rèn)為該型側(cè)通道注塑機(jī)的另一優(yōu)點(diǎn)是，頻率調(diào)節(jié)裝置通過適配空氣量來達(dá)到所需的個(gè)性化材料通行能力，從而實(shí)現(xiàn)合適的且高效率的材料輸送。
確保作業(yè)的節(jié)能潛力高
從圖表中便可清楚看出，該設(shè)備通過智能變頻器技術(shù)的應(yīng)用在材料流量不同的情況下均能夠達(dá)到節(jié)能(圖2)，該圖表中的例子是一個(gè)由單個(gè)頻率調(diào)節(jié)的1kW側(cè)通道壓縮機(jī)的作業(yè)運(yùn)行能耗計(jì)算的實(shí)例。在20000h的作業(yè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，如果在該作業(yè)期間僅能夠節(jié)電10%的話，電的價(jià)格以每千瓦0.13歐元計(jì)算，那么，該側(cè)通道壓縮機(jī)便可節(jié)省3900歐元。
圖2 側(cè)通道壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)通過應(yīng)用智能化調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能
由此可見，設(shè)備的可持續(xù)性節(jié)省生產(chǎn)成本的可能性還沒有完全開發(fā)出來。在該堅(jiān)實(shí)耐用的、低噪聲和無需保養(yǎng)的壓縮機(jī)和真空泵的模塊化的設(shè)備方案中，裝配有適配的且按作業(yè)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，節(jié)省運(yùn)行成本的潛力還很大，設(shè)備制造商或是設(shè)備使用廠家可通過頻率調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備線及其與設(shè)備技術(shù)裝置的靈活匹配來進(jìn)一步開發(fā)可持續(xù)性節(jié)省生產(chǎn)成本的可能性。
圖3 裝有頻率調(diào)節(jié)的IE3發(fā)動(dòng)機(jī)的C-VLR 301型極限真空泵每小時(shí)抽氣能力為370m3，在持續(xù)作業(yè)中極限真空壓為200mbar，通過采用發(fā)聲技術(shù)能明顯降低音輻射壓
在K 2016展覽會(huì)上，人們對(duì)一個(gè)裝有隔音材料輸送管的材料輸送系統(tǒng)表現(xiàn)出了特殊興趣，該裝有隔音材料輸送管連接著一個(gè)頻率調(diào)節(jié)的側(cè)通道壓縮機(jī)。該系統(tǒng)可這樣作差別化調(diào)整，在材料輸送時(shí)強(qiáng)力降低噪聲，以達(dá)到萬無一失的輸送材料，并使對(duì)材料輸送對(duì)管道的損害達(dá)到最低化(圖3)。在人工合成材料顆粒的磨蝕性強(qiáng)的情況下，特別適合采用這樣的裝有隔音材料輸送管的材料輸送系統(tǒng)。
標(biāo)準(zhǔn)單元式結(jié)構(gòu)可提高系統(tǒng)作業(yè)的靈活性
如果生產(chǎn)需要發(fā)生變化，那么Metro G系列的帶有壓力和真空發(fā)生器的模塊化標(biāo)準(zhǔn)單元式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)則能夠與作業(yè)所需的材料流量實(shí)現(xiàn)最佳匹配。此外，Gardner Denver集團(tuán)的Elmo Rietschle技術(shù)公司還為各種不同容量的輸送器研發(fā)出了不同尺寸大小的材料入口和材料出口，以確保各種不同容量的輸送器精準(zhǔn)的與材料的輸送流量以及輸送間隔相匹配。以這種方式可實(shí)現(xiàn)與不斷增大的數(shù)字化材料加工的必要靈活性和匹配度，并且可依此來滿足工業(yè)4.0意義上的智能化材料流的基本前提條件。
