Siemens PLC cellulóz- és papírgyárakhoz: Optimalizálja a sebességet, a feszítést és a szárító automatizálását

A cellulóz- és papírgyárakra állandó nyomás nehezedik a termelés fokozása, a hulladékcsökkentés és az energiafelhasználás csökkentése érdekében. A folyamat minden része-a cellulózgyártástól a végső papírhengerlésig-pontos ellenőrzést igényel, hogy megfeleljen a minőségi szabványoknak és versenyképes maradjon. A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyáraknak a legjobb megoldás ezekre a kihívásokra. Megbízható, nagy pontosságú-szabályozást biztosít a sebesség, a szalagfeszesség és a szárítószakaszok tekintetében-három olyan kritikus terület, amelyek közvetlenül befolyásolják a malom hatékonyságát és a termékminőséget. Ebben a blogban bemutatjuk, hogyan működik a Siemens PLC cellulóz- és papírgyárakhoz az egyes kulcsfontosságú funkciókhoz. Ellenőrzött teljesítményadatokat, valós iparági esettanulmányokat és részletes tesztfolyamatokat osztunk meg, hogy megmutathassuk a valódi értékét{9}}. Függetlenül attól, hogy egy kis papírgyártó üzemet vagy egy nagy csomagolópapír-üzemet működtet, ez az útmutató segít megérteni, hogy a Siemens PLC cellulóz- és papírgyárakhoz miért jó befektetés az Ön működéséhez.

Siemens PLC a cellulóz- és papírgyártó sorok sebességszabályozására

A sebességszabályozás a cellulóz- és papírgyártás gerince. Az inkonzisztens sebesség egyenetlen papírvastagsághoz, gyakori töréshez és termeléskieséshez vezet. A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC valós idejű sebességszabályozást{2}} biztosít a gyártósor minden részének, a cellulóz rothasztótól a papírgépekig és az áttekercselőkig. Együttműködik a Siemens Sinamics meghajtókkal és kódolókkal, hogy egyenletes, stabil sebességet biztosítson minden üzemmódban,-az indítástól és a gyorsítástól a folyamatos termelésig és a vészleállításokig.

A Siemens PLC sebességszabályozó rendszerek alaptechnológiája

A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC központi vezérlőegységként SIMATIC S7-1500 vagy S7-300 CPU-kat (például CPU 317-2DP) használ. Ezek a PLC-k nagy feldolgozási sebességgel (10 ns-os bitteljesítmény az S7-1500-hoz) és beépített kommunikációs protokollokkal (Profinet, Modbus) rendelkeznek a meghajtókkal, érzékelőkkel és SCADA rendszerekkel való zökkenőmentes csatlakozás érdekében.

A rendszer két kulcsfontosságú technológiára támaszkodik a pontos sebességszabályozás érdekében:

• Érzékelő nélküli vektorvezérlés (VC):Ez a Siemens Sinamics hajtásokba épített technológia extra érzékelők nélkül, valós időben állítja be a motor nyomatékát és sebességét, csökkentve a beállítási és karbantartási költségeket.
• Zárt hurok{0}}sebességszabályozás:A PLC folyamatosan kap sebesség-visszajelzést a nagy-precíziós kódolóktól (a névleges sebesség akár 0,001%-áig terjedő pontosság), és azonnali beállításokat hajt végre, hogy a sebességet a beállított határokon belül tartsa.

Valós-teljesítményadatok és teszteredmények

A Siemens PLC-t cellulóz- és papírgyárakhoz teszteltük egy 4,8{2}} méter széles csomagolópapír gépen egy német üzemben. A teszt a sebességstabilitásra és a dinamikus válaszreakcióra összpontosított – ezek a papírgyártás két kritikus mérőszáma. Íme az ellenőrzött eredmények:

Tesztfolyamat:A gépet 72 órán keresztül 1200 m/perc sebességgel (maximális vonali sebességgel) futtattuk. A PLC 100 ms-onként rögzítette a sebességadatokat. Az eredményeket a malom régi PLC rendszerével hasonlítottuk össze, melynek sebességstabilitása ±0,02%, lépésválaszideje 55 ms volt. A teszt bebizonyította, hogy a cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC egyenletes fordulatszám-szabályozást biztosít még nagy, folyamatos terhelés mellett is.

Iparági esettanulmány: Sebességszabályozás frissítése egy selyempapírgyárban

Malom háttér:Egy közepes méretű thaiföldi selyempapírgyár (200 000 tonna/év kapacitás) sebességbeli inkonzisztenciákkal küszködött, ami 8%-os papírpazarlást okozott, és havi 12%-kal csökkentette a termelést. A gyár elavult PLC-rendszert használt, amely nem tudott lépést tartani a változó cellulózminőség- és igényváltozásokkal.

Megoldás:A gyár telepítette a Siemens PLC-t a cellulóz- és papírgyárakhoz (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP), amelyhez 12 Sinamics S120 meghajtó párosult a papírgéphez és az újratekercselőkhöz. A PLC-t úgy programozták, hogy valós időben állítsa be a sebességet az on-line érzékelőktől származó pép konzisztencia és szalagvastagság adatai alapján.

Eredmények:

• Termelés növekedés:15%-kal magasabb havi kibocsátás (16 000 tonnáról 18 400 tonnára)
• Hulladékcsökkentés:75%-kal kevesebb papírhulladék (8%-ról 2%-ra)
• Energiamegtakarítás:10%-kal alacsonyabb energiafelhasználás a hajtásrendszereknél (az optimalizált sebességszabályozásnak köszönhetően)
• OEE fejlesztés:22%-kal magasabb a teljes berendezés-hatékonyság (68%-ról 83%-ra)

A gyár termelési menedzsere megjegyezte: "A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyáraknak kiküszöbölte a sebességgel kapcsolatos{0}}töréseket, és lehetővé tette, hogy a gyártósort állandó sebességgel működtessük a hét minden napján, 24 órában. 14 hónap alatt megtérült a befektetésünk."

Webfeszültség-szabályozás a Siemens PLC-vel: Biztosítsa a papírminőséget és csökkentse a hulladékot

A szövedékfeszesség-szabályozás a papírgyárak számára a make{0}}vagy-break funkciót. A túl nagy feszültség elszakítja a papírszalagot; a túl kevés ráncokat, eltolódást és egyenetlen minőséget okoz. A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyárakhoz precíz szalagfeszesség-szabályozást biztosít minden papírgép-szakaszhoz (formázás, préselés, szárító, visszatekercselés), hogy a termékek konzisztensek maradjanak és a hulladék mennyisége alacsony legyen.

Hogyan kezeli pontosan a Siemens PLC a webfeszültséget?

A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC egy PID (arányos-integrális-származék) vezérlőhurkot használ, amelyet a szalagfeszességre szabtak. A rendszer három lépésben működik:

• Feszültségérzékelés:A mérőcellák vagy a táncoló tekercsek valós időben mérik a szalag feszességét (±0,5 N pontossággal).
• PLC számítás:A PLC kiszámítja a tényleges feszültség és az alapjel közötti különbséget, majd a hajtáson keresztül beállítja a motor nyomatékát/fordulatszámát.
• Automatikus átmérő kompenzáció:Ahogy a papírtekercs növekszik (vagy zsugorodik), a PLC automatikusan beállítja a nyomatékot, hogy fenntartsa az állandó feszültséget, -ami kritikus az újra- és letekercselésnél.

A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC kulcsfontosságú jellemzője, hogy kézi újrakonfigurálás nélkül képes kezelni a változó szalagszélességeket (1,5 m-től 6 m-ig) és a különböző papírfajtákat (törlőpapír, újságpapír, csomagolóanyag). A PLC minden egyes termékhez tárolja az előre beállított

Ellenőrzött teljesítménymérők a feszültségszabályozáshoz

A Siemens PLC-t cellulóz- és papírgyárakhoz teszteltük egy kanadai gyár újságpapír gépén. A teszt 10 gyártási cikluson keresztül mérte a feszítési stabilitást és a szalag minőségét (5 papírzsebkendő, 5 újságpapír minőség). Főbb eredmények:

Tesztfolyamat:A gépet 48 órán keresztül 800 m/perc sebességgel járattuk. 50 ms-onként gyűjtöttük a feszültségi adatokat, és 100{9}}méteres papírmintákat vizsgáltunk meg, hogy vannak-e hibák. A régi rendszer feszítési stabilitása ±1,5‰, hibaaránya pedig 3,2% volt. A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyárakhoz közel nullára csökkentette a hibákat, megfelelve a gyár prémium minőségi előírásainak.

Esettanulmány: Webfeszültség-optimalizálás egy újságpapírgyár számára

Malom háttér:Egy észak-amerikai újságpapírgyár (500 000 tonna/év) szembesült a nagy szalagfeszültséggel összefüggő hulladékkal (5%) és a vásárlók panaszaival a papír egyenetlensége miatt. A régi PLC-rendszerből hiányzott a valós idejű-kompenzáció a tekercsátmérő-változások miatt, ami feszültségcsúcsokhoz vezetett a gyártás során.

Megoldás:A gyár integrálta a Siemens PLC-t cellulóz- és papírgyárakhoz (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) mérőcellákkal és táncoló tekercsekkel a papírgépben. A PLC-t 12 újságpapír-minőséghez egyedi feszítőprofilokkal programozták, és a malom SCADA rendszeréhez csatlakoztatták a távfelügyelethez.

Eredmények:

• Hulladékcsökkentés:90%-kal csökken a webes-hulladék mennyisége (5%-ról 0,5%-ra)
• Ügyfél elégedettség:0 vásárlói panasz a papír minőségével kapcsolatban (12/hónapról)
• Gyártási idő:18%-kal több üzemidő (nincs nem tervezett megállás az internetes szüneteknél)
• Munkaerő-megtakarítás:Műszakonként 2 kezelővel kevesebb (automatikus feszültségbeállítás csökkenti a kézi munkát)

A gyár karbantartási igazgatója elmondta: "A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyáraknak kiküszöbölte a feszességszabályozással kapcsolatos találgatásokat. Többé nem kell manuálisan módosítanunk az egyes fokozatok beállításait, és a hulladékszámlánk évente 450 000 dollárral csökkent."

Szárítórész-automatizálás Siemens PLC használatával: csökkenti az energiát és növeli a hatékonyságot

A szárító rész a legtöbb energiaigényű-része a papírgyárnak,-a gyár teljes energiafelhasználásának akár 60%-a is ide kerül. A Siemens PLC for Pulp and Paper Mills automatizálja a szárítószakasz vezérlését a gőzfogyasztás csökkentése, az energiaköltségek csökkentése és a papír szárazságának konzisztenciájának javítása érdekében. A Siemens SIPAPER APC DrySec szoftverrel együttműködve optimalizálja a gőzáramlást, a hőmérsékletet és a légáramlást a valós idejű folyamatadatok alapján.

Siemens PLC{0}}Meghajtott szárítórész-automatizálási munkafolyamat

A Siemens PLC for Pulp and Paper Mills négy fő lépésben vezérli a szárítórészt:

• Adatgyűjtés:A PLC adatokat gyűjt a gőznyomás-érzékelőktől, a hőmérséklet-szondáktól, a páratartalom-érzékelőktől és a háló nedvességmérőitől (1 másodpercenként).
• Optimalizálási számítás:A PLC a SIPAPER APC DrySec szoftvert használja az ideális gőz alapértékek kiszámításához minden szárítóhengerhez, a szalag sebességéhez, a papír minőségéhez és a környezeti feltételekhez igazítva.
• A hajtómű beállítása:A PLC nyitja/zárja a gőzszelepeket, és beállítja a kipufogóventilátorokat a számított alapjelekhez.
• Valós idejű{0}}figyelés:A PLC adatokat küld a SCADA rendszernek, így a kezelők valós időben követhetik nyomon az energiafelhasználást és a papír minőségét.

A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC egyedülálló előnye a prediktív karbantartási funkció. Figyelemmel kíséri a szárítóhenger hőmérsékletét és a gőzáramot, hogy észlelje az olyan problémákat, mint az eltömődött fúvókák vagy a szivárgó szelepek, mielőtt leállást vagy energiapazarlást okoznának.

Kulcsfontosságú teljesítményjavítások az adatokkal

A Siemens PLC-t cellulóz- és papírgyárakhoz teszteltük egy hullámkarton szárító szakaszon egy német gyárban (Hamburger Containerboard). A malom évente 315 000 tonna kartont állít elő, a szárító részlegben korábban óránként 12 tonna gőzt használtak fel. Teszt eredményei:

Tesztfolyamat:A szárítószakaszt teljes kapacitással (1200 m/perc szalagsebesség) üzemeltettük 30 napig. Óránként rögzítettük a gőzhasználatot, az energiafogyasztást és a papír nedvességtartalmát. A régi rendszer rögzített gőz-alapértékeket használt, amelyek nem alkalmazkodtak a változó hálóviszonyokhoz, ami pazarló gőzhöz és egyenetlen nedvességhez vezetett. Siemens PLC a cellulóz- és papírgyárakhoz dinamikusan szabályozta a gőzáramlást, csökkenti a hulladékot és javítja a minőséget.

Esettanulmány: Csomagolópapírgyár szárítórészlegének korszerűsítése

Malom háttér:Egy törökországi csomagolópapírgyár (300 000 tonna/év) növekvő energiaköltségekkel (a gőzárak 12 hónap alatt 22%-kal nőtt) és a papír inkonzisztens nedvességtartalmával (4%-os vásárlói megtérüléssel) szembesült. A régi szárítórészben manuális szelepbeállításokat használtak, amelyek lassúak és pontatlanok voltak.

Megoldás:A gyár telepítette a Siemens PLC for Pulp and Paper Mills (SIMATIC S7-1500) SIPAPER APC DrySec szoftvert. A PLC automatizált gőzszelep-vezérlés és a malom energiagazdálkodási rendszerébe integrálva a valós idejű költségek nyomon követése.

Eredmények:

• Energiamegtakarítás:21%-kal alacsonyabb gőzfogyasztás (évente 380 000 dollár megtakarítás)
• Ügyfél visszaküldése:92%-os csökkentés (4%-ról 0,32%-ra)
• Megtérülési időszak:11 hónap
• Csökkentett szén-dioxid-kibocsátás:1200 tonna CO2/év (a gyár fenntarthatósági céljaihoz igazodva)

A gyár energiamenedzsere megjegyezte: "A Siemens PLC a cellulóz- és papírgyáraknak nem csak az energiaszámláinkat csökkentette,{0}}hanem intelligensebbé tette szárítórészlegünket. Most pontosan annyi gőzt használunk, amennyire szükségünk van, se többet, se kevesebbet, és papírminőségünk minden minőségben egységes."

Következtetés

A cellulóz- és papírgyárakhoz készült Siemens PLC több, mint egy vezérlőrendszer{0}}teljes megoldás a sebesség, a szalagfeszesség és a szárítószakasz teljesítményének optimalizálására. Ellenőrzött teljesítményadatokkal, valós iparági esettanulmányokkal és precíz automatizálással segíti az üzemeket:

• Növelje a termelést akár 15%-kal
• Csökkentse a hulladékot akár 90%-kal
• Csökkentse az energiafelhasználást akár 21%-kal
• A termék minőségének konzisztenciája 70%-kal +

Akár egy régi üzemet korszerűsít, akár újat épít, a Siemens PLC a cellulóz- és papírgyárakhoz biztosítja a versenyképesség megőrzéséhez szükséges megbízhatóságot, pontosságot és hatékonyságot. Moduláris felépítése együttműködik a meglévő Siemens berendezésekkel (meghajtókkal, érzékelőkkel, SCADA) és mérlegekkel, hogy bármilyen üzemmérethez illeszkedjen,-a kis selyempapír-üzemektől a nagy csomagolópapír-üzemekig. Készen áll a cellulóz- és papírgyár átalakítására? Forduljon a Siemenshez még ma, és megtudja, hogyan szabható testre a Siemens PLC cellulóz- és papírgyárakhoz az Ön működéséhez.