Ale prosím se smetanou...

Co má smetana do činění se stlačeným vzduchem? Tuto souvislost vysvětlíme příběhem úspěchu BMI (Bayerische Milchindustrie eG - Bavorský mlékárenský průmysl zapsané družstvo) v Zapfensdorfu. Jde přitom o čistou vodu, dokonce o průmyslovou úpravu odpadní vody v mlékárně.

Čistá voda: Požadavek, který by byl zvládnutelný strojní technikou, současně lehce ovladatelný, spolehlivý a vhodný i do budoucnosti. K tomu patří kritérium pokud možno menších nákladů. Moderní stanice se šroubovými dmychadly to umožňuje.

BMI je mlékárenské družstvo s dlouhou tradicí a mezinárodní zkušeností. V Zapfendorfu v severním Bavorsku sídlí aktuálně největší podnik BMI. Kromě standardních výrobků odstředěného sušeného mléka a sladké syrovátky v prášku se stále víc produkují speciální výrobky. Nejmodernějšími postupy ultrafiltrace se získávají vysoce hodnotné bílkovinné koncentráty. Tyto produkty se stávají stále významnějšími v potravinářském průmyslu, dietetice, dětské výživě a ekologických potravinách. Výroba mléčného cukru a produkce mléčných a syrovátkových produktů s přidaným tukem stejně jako sušení částečně slazené syrovátky a polyamínové koncentrace uzavírají výrobní program. Podobně se v sídle Zapfendorfu nachází moderní provoz čerstvých výrobků, ve kterém se vyrábí máslo, smetana, tvaroh a výrobky z kyselého mléka.

Na základě rostoucí poptávky, a tím i produkce, začalo v roce 2014 plánování nového, většího čisticího zařízení pro množství vody vyskytující se při výrobě mléčných výrobků. Ve čtyřech reaktorech Sequential Batch se muselo biologicky odbourávat různě se vyskytující množství vody při způsobu dopravy živin po šaržích. Čtyři dmychadla by musela zajišťovat zásobování vzduchem pro mikroorganizmy podílející se na tomto procesu.

Aby se provozní náklady zařízení na úpravu vody udržely na co nejnižší úrovni, musela se při energeticky intenzivní výrobě pro vzduch na provzdušňování dosud všeobecně běžná dmychadla s rotujícími písty nahradit tehdy nově na trh přicházejícími šroubovými dmychadly. Šroubová dmychadla jsou z toho důvodu pro nízký tlak optimalizovaná, za sucha resp. bez oleje stlačující šroubová dmychadla, které již od tlakové diference 400 mbar pracovaly podstatně efektivněji. Díky efektivitě šroubových rotorů se SIGMA profilem docilují tyto stroje vyššího stupně účinnosti. Pokud jsou jako v případě BMI zapotřebí diferenční tlaky mezi 600 a 800 mbar,  navíc při mnoha provozních hodinách dmychadel, což je případ vodní techniky, pak prokazují významné úspory energie a tím také úspory nákladů.

První projektové návrhy u BMI vytypovaly nejdříve ještě šroubová dmychadla první generace ve formě dosud běžných, nekompletních strojů - tedy z větší části mechanické konstrukční díly, které by se pomocí externích, od subdodavatelů vyrobených spínacích skříní musely pro připravenost ke startu elektrifikovat.. Neboť tehdy však již začínala šroubová dmychadla další generace - tedy připravená k zapnutí, kompletní stroje s elektrickými řídicími a výkonovými díly, nově definující stav techniky na trhu, rychle se jim věnovala pozornost.

Právě tento „Kompletní systém“ těchto nových šroubových dmychadel byl nakonec také důvod rozhodnutí. V případě BMI-Zapfendorf se jedná o typ šroubového dmychadla FBS-M-SFC s integrovaným měničem frekvence a snadno ovladatelným řízením stroje SIGMA CONTROL 2. Tímto řizením se dmychadla přes profibus propojí přímo na velín, jejich provozní a stavové údaje se tam vizualizují. Dmychadla se tím přes busový systém také dálkově řídí.

Díky vyspělému řízení a kompaktní konstrukci jsou tyto stroje také vhodné pro aplikace, které se skrývají za pojmem Průmysl 4.0 resp. Voda 4.0. Jako čtvrtá průmyslová revoluce označený převrat v průmyslové výrobě a nyní také technice úpravy vody, vyžadují jako základ možnost rozsáhlé komunikace od stroje ke stroji případně s nadřazeným řídicím systémem procesu v rámci postupujícího zasíťování a digitalizace. Cílem je pružné řízení stroje stejně jako diagnostika jeho provozních a stavových dat v reálném čase (takzvaný Condition Monitoring), aby byl zaručen optimální provoz a provádění předvídané údržby (Predictive Maintenance). To znamená, že množství informací o provozních a údržbových stavech dmychadla může být v jenom směru vybráno a naopak dmychadlo je v druhém směru dálkově řízeno - ideálním způsobem pouze jedním kabelem, busovým kabelem dat.

Tak například analogové hodnoty se mohou číst v reálném čase: Sací, konečný a diferenční tlak, teplota sání, konečná teplota, teplota oleje a vnitřní teplota protihlukového krytu, pokles tlaku na sacím filtru, v případě měniče frekvence počet otáček dmychadla, příkon proudu měniče a meziobvodové napětí. Monitoruje se teplota a příkon proudu motorů, teploty desek plošných spojů výkonové elektroniky a mnoho dalšího.

Každá tato hodnota má stanovenou prahovou hodnotu pro hlášení varování a poruchy, která se může implementovat busovým protokolem do řídicího systému procesu a tak nabízí možnost pohodlné a snadné kontroly. K tomu ještě počítač provozních hodin stroje a jeho jednotlivých komponent jako například blok dmychadla, motor, řízení, výkonové a údržbové díly atd. Pro údržbové díly jako např. sací filtr, olej, klínový řemen atd. jsou stanoveny časové intervaly po jejichž uplynutí se generují údržbová hlášení. Stavové veličiny jako stroj vypnutý, připravený ke startu, provoz, varování a porucha jsou taktéž na centrálním zobrazení procesu.

Z pohledu provozovatele bylo rozhodnutí pro takový stroj Plug & Play, po předchozím detailním porovnání nároků na srovnatelnou funkčnost elektroautomatizace z jednotlivých komponentů, jednoznačné. Jasné bylo, že by jiným řešením zbývalo nejen zajištění komponentů jako například dmychadla, měniče frekvence a plechových spínacích skříní. Detailním srovnáním funkčnosti strojů a řízení předem, byl brán také zřetel na náklady za spínací relé a nadproudové spouště k připojení elektrických pomocných pohonů jako ventilátorů, olejových a vakuových čerpadel stejně jako transformátorů a vyhodnocovacích přístrojů pro senzory teplot, tlaků, hladin oleje a také olejového tlaku. Zaznamenané signály se musejí vyhodnotit, porovnat s prahovými hodnotami a z toho implementovat logické elektrické spínací akce. Nejasnosti při jinak vícenásobných vznikajících rozhraní se už vůbec nevyskytují a uvedení do provozu se může provádět rychle a hladce. Navíc je všechno jednoznačně definované CE- a EMV-certifikované, což je také výhodné pro splnění ustanovení o bezpečnosti provozu. Tato kompletnost rozsahu dodávky ulehčuje nejen plánování investičních nákladů, nýbrž také srovnávací výpočet nákladů na energii, neboť výkonové údaje pro stroj zcela připravený k provozu byly předem transparentně předložené.

Kromě plánovací a právní jistoty je také daná procesní jistota. Pokud by dálkové řízení někdy mohlo vypadnout, může se dmychadlo nezávisle na řídícím systému procesu kdykoliv snadno přepnout do manuálního provozu přes menu na SIGMA CONTROL 2 bez kabeláže nebo parametrizace (jako dříve při připojení na externí měnič frekvence atd.). Tím můžou tyto stroje v nouzovém případě jako poslední ostrůvek schopný funkce zásobovat mikroorganizmy vzduchem pro oživení a tak je udržet při životě.

Zpětným pohleden na dosavadní dvouletou dobu provozu čtyř moderních šroubových dmychadel informuje vedoucí projektu nejen o velmi dobrém servisu týkajícího se také měniče frekvence, řízení a připojení na řídicí velín, nýbrž také o tom, že nabízené hodnoty výkonu šroubového dmychadla jsou dosahované v rámci garantovaných hodnot podle ISO 1217 příloha E a tím se předpovídaná velmi dobrá efektivita také reálně dosahuje. Podle vedoucího projektu se vybaveností těchto strojů ušetří při součtu investic výrazné náklady.

• Šroubové dmychadlo FBS 660 M
• Brožura výrobků
• Web-App: Šroubové dmychadlo zažít interaktivně