Csinálja okosan: Hogyan javíthatják az intelligens pneumatikai megoldások az ipari fenntarthatóságot?
Egy olyan időszakban, amikor a legnagyobb szükség van a gazdaság szén-dioxid-mentesítésére, a gyártók minden eddiginél jobb helyzetben vannak ahhoz, hogy érdemi lépéseket tegyenek.
Az ipari létesítmények digitális transzformációja lehetővé tette, hogy a különböző méretű gyártók valós idejű folyamatadatokhoz, információkhoz és diagnosztikai adatokhoz férhessenek hozzá, amelyek hozzájárulhatnak az energiahatékonyság és a fenntarthatóság javításához az üzem egész területén.
A kulcs az intelligens technológiák integrálása és az általuk gyűjtött adatok felhasználása olyan döntések meghozatalára, amelyek csökkentik az energiafelhasználást és a kapcsolódó emissziót.
A legtöbb intelligens technológia skálázható, így a felhasználók egyenként jelölhetnek ki fókuszterületeket és idővel kiterjesztik más területekre. Például a sűrített levegős rendszerek egy tipikus ipari létesítmény villamosenergia-felhasználásának több mint 10%-áért felelősek, ami jelentős megtakarítási lehetőséget is rejthet. Az intelligens pneumatikus technológiák integrálásával az üzemeltetők rendszeradatokat gyűjthetnek, beleértve a sűrített levegő áramlását, a nyomást és a hőmérsékletet, amelyek segítenek azonosítani a sűrített levegő szivárgás mértékét, és annak pontos helyét. Ezen adatok felhasználásával az üzemeltetők meghatározhatnak korrekciós intézkedéseket, amelyek csökkentik a veszteség mennyiségét és javítják a pneumatikus rendszerek, valamint az üzem általános energiahatékonyságát.
Jelentős energiamegtakarítás elérése
A pneumatikus rendszerekben elpazarolt energia megdöbbentő mennyiségű is lehet. Számszerűsítve: a gyártóüzemek jellemzően a sűrített levegő 30%-át veszítik el pusztán a szivárgás miatt. Ez az elpazarolt energia akár a gépek leállásához és természetesen megnövekedett energiaköltségekhez vezethet.
A sűrített levegőt ipari létesítményekben használják a gépek és folyamatok működtetésének részeként is, ezért kulcsfontosságúvá teszi az energiaköltségek évről évre történő csökkentését. Valójában az üzem gépezetének sűrített levegőáramlásának akár néhány százalékpontos javítása is több tízezer dollár energiaköltség-megtakarítást jelenthet havonta, a berendezés méretétől és jellegétől függően. Ez több százezer dollárnyi szén-dioxid (CO2) kibocsátás megtakarítását jelentheti. A szivárgások észlelésére szolgáló intelligens pneumatika, például szoftveres monitorozás és értesítési megoldások használatával a gyártók gyakran 10-20%-kal is csökkenthetik a sűrített levegő felhasználását, és ezáltal akár 10%-kal csökkenthetik CO2-lábnyomukat.
Azonban sok gyártó számára ez továbbra is csak célkitűzés, semmint valóság. Bár elismerik az előnyöket, a gyártók több mint 70%-a Nem rendelkezik adatelemzési tervvel és egyértelmű megvalósítási céllal. Az “Industrial Internet Of Things” (IIoT) és más alaptechnológiák megvalósítását túl bonyolultnak, költségesnek és időigényesnek tartják.
De ennek nem kell így lennie. A gyártók beruházhatnak olyan “plug-and-play” intelligens pneumatikus megoldásokba, amelyek minimálisra csökkentik a telepítési időt és a költségeket. Lehetőségük van megtenni az első lépést a digitális transzformáció felé, ha közelebbről megvizsgálják, hogyan takarít meg energiát egy intelligens pneumatika rendszer olyan területeken, ahol szivárgások és veszteségek fordulhatnak elő. Az üzemek két fő módon javíthatják a sűrítettlevegő-megtakarítást a digitális transzformáció révén.
Az AVENTICS™ Smart Pneumatic Analyzer (SPA) figyeli az ipari gépeket, és a végfelhasználók számára hozzáférést biztosít az energiafogyasztás csökkentéséhez szükséges valós idejű adatokhoz. (Emerson engedélyével)
A pneumatikus rendszer szivárgásának azonosítása és elhárítása
A legnyilvánvalóbb módja annak, hogy a gyártóüzemek energiát veszítenek a pneumatikus rendszerekben, a szivárgás. A szivárgások miatt egy átlagos gyártóüzem évente körülbelül 30%-ot veszít a sűrített levegőből. Ha a pneumatikus rendszerelemek kopnak, szivárgás léphet fel, ami idővel kiterjedhet. Minél nagyobb a szivárgás, annál jelentősebb az energiaveszteség. Ez energiapazarlást, nagyobb ökológiai lábnyomot és magasabb működési költségeket eredményez. Egyes üzemeltetők nagy levegőfelhasználású gépenként akár több mint 50 000 dollárt veszítenek évente!
Az energiaveszteség mellett a sűrített levegő szivárgása a rendszer nyomásának ingadozását is okozhatja a gépekben, ami befolyásolja a berendezés hatékonyságát, sőt a termelést is. Ennek eredményeként előfordulhat, hogy a gépnek fokozottabban kell dolgoznia a kompenzáció érdekében. Ez a szükségtelen túlhajszolás és a megnövekedett üzemidő növelheti az energiaköltségeket, csökkentheti a berendezés élettartamát és növelheti a karbantartási igényt.
A sűrítettlevegő-szivárgások észlelésére és lokalizálására a vállalatok jellemzően ultrahangos berendezéssel rendelkező szolgáltatót kérnek fel, hogy felmérjék üzemeiket. A szivárgások azonban gyakran megjelenhetnek, fennmaradhatnak és tovább nőhetnek ezen időszakos, köztes felmérések között.
Az intelligens pneumatika viszont folyamatosan figyeli a légáramlást. Egyes érzékelők képesek adatokat gyűjteni és valós idejű betekintést nyújtani az áramlásról, miközben rögzítik a nyomás- és hőmérséklet-adatokat a tápvezetékben, lehetővé téve a működési paraméterek fejlett diagnosztizálását. Ezek a megoldások gyakran könnyen illeszthetők utólag is meglévő gépekre. Az éjjel-nappali szoftverfigyelés közel valós időben képes észlelni a szivárgásokat. A szoftver azonosítja a kérdéses gépet, és értesítő riasztásokat küldhet közvetlenül a karbantartó személyzetnek további vizsgálat céljából.
A szivárgások közel valós időben történő észlelésével az intelligens pneumatika 10-20%-kal csökkentheti a sűrített levegő felhasználását, és 10%-kal csökkentheti az üzem CO2-lábnyomát. A sűrített levegő szivárgásának korai kezelése csökkenti a tervezett és a nem tervezett állásidőt is, és javítja a berendezés általános hatékonyságát (OEE).
A végfelhasználók láthatják az áramlásérzékelők által rögzített élő adatokat az AVENTICS™ Smart Pneumatics Analyzer (SPA) megjelenítése révén. (Emerson engedélyével)
A nyomás és az áramlás arányának optimalizálása
Előfordulhat, hogy egyes gyártók nem ismerik a sűrített levegő optimális fogyasztási pontját a gyártási folyamatukhoz. Ipari gépeikben a légnyomás magasabb lehet a kelleténél a nyomás és áramlás viszonyából adódóan. Ha a berendezés a szükségesnél több sűrített levegőt fogyaszt, több energiát fogyaszt, ami növeli az energiaköltségeket és a CO2-kibocsátást.
Az intelligens érzékelők, valamint egy “edge” eszköz adatokat gyűjthet a légnyomásról és a légáramlásról. A pneumatikus rendszer “edge” analitikájának segítségével az üzemeltetők tisztább képet kaphatnak a légnyomás és az áramlás kapcsolatáról. A pneumatikus rendszerük általános nyomásának csökkentésével egy bizonyos optimális pontra csökkenthetik a légáramlást, miközben megőrzik ugyanazt a ciklusidőt.
A nyomás és az áramlás közötti optimális arány megtalálása 10-20%-kal csökkentheti a sűrített levegő fogyasztását és ezzel az energiaköltségeket, valamint 10%-kal csökkenti a CO2-lábnyomot anélkül, hogy a termelést befolyásolná. Ez lehetővé teszi a gyártók számára, hogy fenntartsák a jelenlegi ciklusidőket a gyártás során, de alacsonyabb energiaköltségek és CO2-kibocsátás mellett.
Az AVENTICS™AF2 sorozatú légáramlás-érzékelő figyeli a pneumatikus rendszerek levegőfogyasztását, lehetővé téve, hogy a végfelhasználók gyorsan cselekedjenek, ha szivárgás lépne fel. (Emerson engedélyével)
Energiahatékonyság a gyártósoron
Az intelligens pneumatika használatával a szivárgások észlelésével és a levegőfogyasztás monitorozásával az ipari gyártók jelentős mennyiségű energiát takaríthatnak meg. A gyártók automatizálási partnerükkel együttműködve azokon a területeken kezdhetik meg a munkát, amelyek helyzetük, költségvetésük és céljaik szempontjából a legmegfelelőbbek.
Például egy, az autóipart kiszolgáló globális gyártó nemrégiben lépéseket tett a digitális transzformációban, a sűrített levegő szivárgásokra és a levegőfogyasztás miatt elvesztett energiára összpontosítva. A vállalat egy meglévő gyártósoron egy IIoT-kompatibilis energiamenedzsment eszközzel akarta csökkenteni az energiafogyasztást. Együttműködve az Emersonnal, az automatizálási megoldások vezető beszállítójával, hozták létre a gyártósor által felhasznált energia mennyiségét felügyelő rendszert.
A legtöbb barnamezős alkalmazáshoz hasonlóan ez a gyártósor is különféle régebbi berendezésekből állt, amelyek különböző beszállítóktól származtak. Minden mérődoboz egy tápegységből, egy Ethernet buszcsatolóból, teljesítménymérőkből és IO-Linkből állt, amely nyolc elérhető portot tartalmazott az érzékelők számára. Az egészet tovább bonyolította, hogy korlátozott számú Ethernet hozzáférési pont állt rendelkezésre és a hálózatuk bővítése jelentős beruházást igényelne.
Ezen összetett rendszer igényeinek kielégítésére az Emerson az AVENTICSTM sorozatú AF2 érzékelőt ajánlotta, egy könnyen használható légáramlás-érzékelőt, amely méri az áramlást, a nyomást és a hőmérsékletet, valamint figyeli a levegőfogyasztást a pneumatikus rendszerekben.
Az AF2 több okból is ideális az ehhez hasonló régi gépsorokhoz. Először is, a kompakt érzékelő könnyen összeszerelhető, és felszerelhető meglévő gépekre és pneumatikus rendszerekre. Másodszor, az AF2 rendelkezik IO-Link és Ethernet kommunikációs lehetőségekkel. Az érzékelő könnyen beépíthető a levegőelőkészítő egységekbe, és lehetőséget ad a gyártóknak, hogy önálló változatként működjenek. A színes, forgatható LED-kijelzővel, amely egyértelmű visszajelzést ad, a rendszer további intézkedés céljából értesítést is tud küldeni a felhasználóknak, ha szivárgást észlel. Ez az egyszerű IIoT-kompatibilis eszköz lehetővé tette a vállalat számára, hogy energiamegtakarításba fektessen be, miközben a telepítési idő és a költségek minimálisra csökkenthetők.
Az érzékelő kiválasztása után az Emerson segített a vállalatnak felügyelni és megmérni a gyártósor által felhasznált energia mennyiségét az AVENTICS™ Smart Pneumatic Analyzer (SPA) egyenként a sor gépeihezhez történő ideiglenes csatlakoztatásával. Az SPA, amely áttekinthető pneumatikus rendszerelemzést biztosít, rögzítette, elemezte és megjelenítette a gyártósor levegőfogyasztását a gyártási folyamat során. A csapatnak sikerült leolvasnia a valós idejű levegőfogyasztást, amelyet az SPA normál liter/perc (Nl/min) értékben jelenít meg, valamint az átlagos és maximális értékeket, hogy gyorsan azonosítsák a trendeket és anomáliákat.
Az SPA-val gyűjtött adatok segítettek a vállalatnak eldönteni, hogy érdemes-e beruházni az Emerson PACSystems™ RXi2-BP Edge Computing eszközébe. Ez az eszköz képes értelmezni és megjeleníteni az összes bejövő AF2 érzékelőadatot egy Dashboardon. Algoritmusok segítségével digitalizálja, majd lefordítja az adatokat egyszerű, felhasználóbarát információvá. Ezt az információt egy élő, webalapú irányítópulton rögzíti és jeleníti meg, amely további szoftverek nélkül is több információt nyújt a felhasználóknak. Az SPA adatokból kiderült, hogy a PACSystems™ RXi2-BP Edge Computing eszköz valóban segít a vállalatnak energia és kapcsolódó költségek megtakarításában, ezért végül a beruházás mellett döntöttek.
A PACSystems™ RXi2-BP mellett az Emerson összesen körülbelül 180 AF2 áramlásérzékelőt szállított a gyártósor igényeinek kielégítésére. Ez az “all-in-one”, energiatakarékos, érzékelő és az “edge” számítási megoldás figyeli a pneumatikus levegőfogyasztást, valamint értelmezi a gépadatokat, így az autógyártó hasznos betekintést nyerhet, és teljesebb képet kaphat arról, hogy mi történik az üzemében. Ennek eredményeként a vállalat sikeresen megtalált még több a fejlesztésre szoruló területet, beleértve a csúcsteljesítmény-fogyasztás csökkentését, a karbantartási költségek optimalizálását, a leállások elkerülését, és azt tervezi, hogy tovább optimalizálja gépeit, hogy kevesebb energiát használjon fel.
Az Emerson PACSystems™ RXi2-BP Edge Computing Device a bejövő érzékelő-adatokat egyértelmű információkká alakítja át, amelyeket a végfelhasználók könnyen megérthetnek és kezelhetnek. (Emerson engedélyével)
A fenntarthatóság itt kezdődik
Az ipari gyártók szerte a világon tisztában vannak azzal, hogy a fenntarthatóság nem pusztán trend – az ő felelősségük is az energiafelhasználás és az üvegházhatású gázok kibocsátásának valamilyen módon történő csökkentése. A pneumatikus rendszerek sűrített levegőjének monitorozása egyike a lehetőségeiknek, ahol elkezdhetjük vagy folytathatjuk ezt a kritikus munkát. Ha a gép teljesítményét figyelik és rögzítik, az üzemeltetők biztosak lehetnek abban, hogy az energiát rendeltetésszerűen használják fel, és a szivárgásokat valamint a veszteségeket megfékezhetik, mielőtt azok növekedni tudnának.
A mai intelligens pneumatikus eszközök által kínált rugalmasság lehetővé teszi, hogy a mindenki a saját személyreszabott módján induljon el a digitális transzformáció irányába. Az intelligens pneumatika és más fluid-alkalmazások terén nagy múlttal rendelkező automatizálási szakértővel minden méretű vállalatnak segíthetünk felismerni sajátos körülményeiket, fenntarthatósági célokat kitűzni és megoldásokat találni. A megfelelő megoldásokkal az üzemeltetők könnyebben tudnak jelentős lépéseket tenni az érdemi változás érdekében.
