Rühren und Kosten sparen im großen Stil

Mieszanie i oszczędzanie kosztów na wielką skalę

W przemyśle chemicznym, spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym coraz ważniejsze staje się zidentyfikowanie i wykorzystanie potencjalnych oszczędności energii i kosztów w procesie produkcyjnym.

Mieszanie jest podstawowym procesem na wielu etapach produkcji i przetwarzania w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym i chemicznym. W zależności od obecnie stosowanej technologii, potencjalne oszczędności energii są ogromne. Często jednak pozostaje niezauważone. Szkoda dla środowiska. Ale przede wszystkim kosztowne dla operatora. W końcu nieefektywne systemy mogą szybko wyrzucić w powietrze setki tysięcy euro zupełnie niepotrzebnie. „Oszczędność energii i kosztów odgrywa obecnie jedynie podrzędną rolę, zwłaszcza dla producentów instalacji, ale także dla operatorów mieszadeł. A przecież tkwi w tym ogromny potencjał. Oszczędzanie energii to bardzo aktualna kwestia„ - mówi dyrektor zarządzający PTM Carsten Angermeyer. Czeska firma pokazuje, jak można to zrobić inaczej Plakor we współpracy z PTM mechatronics GmbH.

Silniki łopatkowe - tajemniczy pożeracz kosztów

Plakor, z siedzibą na Morawach w Czechach, jest jednym z wiodących światowych dostawców tworzyw sztucznych dla przemysłu motoryzacyjnego. Jej asortyment obejmuje zderzaki, spojlery, deski rozdzielcze oraz wysokiej jakości elementy wewnętrzne i zewnętrzne. Mieszanie farb jest zatem jednym z podstawowych procesów w codziennej działalności.

W firmie Plakor 120 mieszadeł miesza farbę w 200-litrowych beczkach w trybie ciągłym. Przed przejściem na mechatronikę PTM, Plakor używał standardowych silników łopatkowych. Silniki łopatkowe są niedrogie w zakupie. To czyni je interesującymi na pierwszy rzut oka. Rachunek za ich użytkowanie przychodzi później - wraz z rachunkiem za energię elektryczną. Podczas ciągłej pracy silniki łopatkowe Plakor zużywały dużo energii i kosztowały dużo pieniędzy. Wkrótce potrzebna była bardziej wydajna alternatywa. Okazały się nią ekonomiczne, ale wydajne napędy mieszadeł firmy PTM mechatronics. W związku z tym Plakor całkowicie zastąpił silniki łopatkowe w swojej przygotowalni farb napędami mieszadeł PTM.

Więcej do skarbonki dzięki napędom mieszadeł PTM

Z własnej inicjatywy Plakor poddał inwestycję w kompletną konwersję 12-miesięcznemu testowi wytrzymałościowemu z różnymi scenariuszami wydajności i pomiarami zużycia. Wynik:

Podczas ciągłej pracy 120 nowych napędów mieszadeł PTM pozwala zaoszczędzić 350 000 euro rocznie na kosztach energii w porównaniu ze starymi silnikami łopatkowymi!

Stosunkowo niskie koszty inwestycji zostały zamortyzowane w ciągu pierwszego roku. Plakor miesza przy stosunkowo niskich prędkościach ok. 100 obr. W przeliczeniu na najwyższą prędkość wynoszącą 300 obrotów na minutę, byłoby to całe 950 000 euro rocznie.

Dlaczego?

Wewnątrz silników łopatkowych znajduje się wirnik z ukośnie zamontowanymi łopatkami. Dostarczane sprężone powietrze uderza w łopatki i napędza wirnik. Wymaga to bardzo dużej ilości sprężonego powietrza do rozpędzenia silnika. Silnik łopatkowy jest zatem silnikiem o dużej prędkości i niskim momencie obrotowym. Ta konstelacja jest również całkowicie nieodpowiednia dla wielu substancji mieszających, ponieważ wymagają one delikatnego przetwarzania. Moc ta musi zatem zostać ponownie zredukowana za pomocą przekładni.

Z drugiej strony, zasada tłoka promieniowego w napędach mieszadeł PTM działa z cylindrycznymi komorami, w których tłoki są popychane w kierunku ściany obudowy przez sprężone powietrze. Jest ono zaprojektowane w kształcie fali, która generuje ruch obrotowy. Oznacza to, że wymagane jest tylko tyle sprężonego powietrza, ile zmieści się w małych komorach tłoków. Napęd mieszadła PTM ma zatem stosunkowo niską prędkość w połączeniu z bardzo wysokim momentem obrotowym. Sprawia to, że jest to idealny napęd mieszadła do mieszania wszelkiego rodzaju substancji - bez potrzeby stosowania przekładni.

Mieszadła PTM są również bezkonkurencyjne pod względem wyników mieszania

Dopiero później Plakor zdał sobie sprawę, że mieszadła z tłokiem promieniowym mieszają znacznie bardziej równomiernie niż silniki łopatkowe.

Silniki łopatkowe mają tendencję do zwiększania prędkości, gdy poziom napełnienia w zbiorniku mieszadła spada. Przyczyna tego jest następująca: jeśli poziom napełnienia zbiornika mieszadła spada, na przykład z powodu opróżniania przez lancę ssącą lub parowania, opór cieczy na łopatkach mieszadła również spada. Silnik łopatkowy reaguje na niższy opór wyższymi prędkościami, ponieważ nie jest hamowany, a stale przepływające sprężone powietrze napędza go bez przeszkód do 1500 obr. Na powierzchni tworzą się kieszenie powietrzne, a w najgorszym przypadku piana. W przypadku dalszego przetwarzania farby lub jakiejkolwiek innej cieczy, powstałe kieszenie powietrzne stanowią przeszkodę w dalszym przetwarzaniu. Wydłużają one czas przetwarzania, ponieważ ulegają powolnej degradacji.
Gdy poziom napełnienia wzrasta, dzieje się dokładnie odwrotnie: mieszadło z silnikiem łopatkowym zwalnia z powodu niskiego momentu obrotowego i nie jest już w stanie mieszać stałych pigmentów metalicznych, kolorowych i błyszczących.
Po nałożeniu na malowany produkt pęcherzyki powietrza lub cząstki stałe mogą powodować wady powierzchni i negatywnie wpływać na jakość produktu końcowego. Farby na bazie wody są szczególnie podatne na takie zjawiska, ponieważ ich lepkość ulega znacznym wahaniom. Ich przetwarzanie już teraz stanowi poważne wyzwanie dla branży.

Z drugiej strony silniki mieszadeł PTM kontynuują mieszanie znacznie bardziej konsekwentnie, nawet gdy poziom napełnienia spada. Ich maksymalna prędkość techniczna wynosi 300 obr.
Jeśli poziom napełnienia pojemnika wzrośnie, bardzo wysoki moment obrotowy napędu niezawodnie utrzymuje prędkość.
W ten sposób Plakor ustalił, że mieszana farba nie ma wtrąceń powietrza ani osadów, a teraz wreszcie ma jakość, która jest niezbędna dla wysokich wymagań dotyczących niezawodności procesu i produktu końcowego.

I na koniec, kolejna znacząca korzyść: znaczne zmniejszenie zużycia sprężonego powietrza w naturalny sposób zmniejszyło również liczbę godzin pracy sprężarek. Ich cykle konserwacji zostały odpowiednio wydłużone, co pozwoliło zaoszczędzić jeszcze więcej pieniędzy.

Ta historia sukcesu wyraźnie pokazuje, że zawsze warto badać wydajność, przydatność i funkcjonalność procesów mieszania i przełamywania nowych podstaw.