Воздух под давлением 40 бар для выдувного формования на новом заводе для группы компаний Gropper

В процессе проектирования нового производственного участка для группы компаний Gropper особое внимание было уделено эффективности использования энергии и экологичности производства. Этот участок используется исключительно для производства и розлива в бутылки высококачественных фруктовых соков прямого отжима. Сжатый воздух под давлением 40 бар для машин выдувного формования из ПЭТФ вырабатывается очень эффективным поршневым компрессором от Gardner Denver, который оптимально встроен в технологические процессы на новом заводе в г. Штоках, Германия.


Подробная информация о применении

Группа компаний Gropper, находящаяся в г. Биссинген (Швабия, Германия), в 2015 году переработала приблизительно 290 миллионов килограммов молока (из которых 50 миллионов — заменители молока), для производства разнообразных молочных продуктов. Большая часть из них была продана под фирменными знаками крупных розничных сетей в Германии и в некоторых других европейских странах. В группе Gropper занято около 700 сотрудников, молоко приобретается у 870 поставщиков, и в последнем финансовом году их оборот составил приблизительно 400 миллионов евро.

Компания непрерывно расширяется, а в последние несколько лет она начала производить фруктовые напитки и фруктовые соки прямого отжима. Это имело успех: ежегодное производство данной продукции уже достигло 80 миллионов килограммов. В целях дальнейшего роста осенью 2015 года группа Gropper открыла совершенно новый завод в Штокахе. Этот завод будет специализироваться исключительно на производстве соков прямого отжима, которые требуют охлаждения при транспортировке и хранении. Оно гарантирует хорошее сохранение естественного свежего аромата.

Бессмазочный поршневой компрессор типа WH 29 3N с прямым приводом от двигателя без вала мощностью 325 кВт
и максимальной объемной производительностью 1800 м3/час (при давлении 40 бар)

Предпринимаются все меры по энергосбережению

Так как новый завод был построен, что называется, с нуля, персонал мог полностью использовать потенциал завода по современному проекту: в этой сфере они весьма компетентны. Бертольд Бургмайер (Berthold Burgmeier), начальник технологического отдела: «Мы проектируем и оптимизируем наши системы самостоятельно, а эффективность, гибкость и экономичное энергопотребление чрезвычайно важны для нас».

По этой причине, когда рассматриваются инвестиции, имеют значение и расходы на приобретение, и стоимость срока службы. В частности, это относится к выработке сжатого воздуха, которая требуется, когда производство бутылок из ПЭТФ выполняется на месте. Перед наполнением соком, напитком или чем-либо еще, заготовки для бутылок размером в дюйм «раздуваются» сжатым воздухом под давлением до 40 бар.


Лица, ответственные в группе Gropper за проектирование этой системы и связанного периферийного оборудования, могли использовать имеющийся опыт: четыре машины для выдувного формования из ПЭТФ и линии бутылочного розлива уже эксплуатируются в Биссингене. Поэтому сотрудники в группе Gropper не сомневались, что многоступенчатые поршневые компрессоры будут наиболее экономичным путем создания такого уровня давления.

Высокая эффективность благодаря двигателю без вала с непосредственным приводом

При всестороннем сравнении, машины серии W от компании Belliss & Morcom (из группы Gardner Denver) показали наилучшие результаты. Поэтому был приобретен бессмазочный поршневой компрессор типа WH 29 3N с двигателем без вала мощностью 325 кВт и максимальной объемной производительностью 1800 м3/час (при давлении 40 бар).

Одна из особенностей поршневых компрессоров серии W — особый тип привода без ремней, редукторов и муфт. Этот двигатель без вала с непосредственным приводом обладает исключительной эффективностью, продолжительным сроком службы и требует чрезвычайно мало места для размещения.

Управление половинной/полной нагрузкой в стандартном исполнении

Поршневые машины серии W — это машины двойного действия: за один оборот выполняются два цикла всасывания и нагнетания. Они также просты в управлении, даже в базовой версии, так как могут работать с половинной нагрузкой (50 % от предельной) путем разгрузки всасывающих клапанов без снижения производительности. Так как они хорошо сбалансированы и могут поставляться на виброизолирующих опорах, то не требуется специальный фундамент. К тому же точность подгонки направляющей поршня и поршневого штока к головке шатуна обеспечивает чрезвычайно длительный срок службы компрессора.

Экономичный частотно-управляемый привод с ПЛК

Группа Gropper выбрала даже более эффективную версию серии W — с частотно-управляемым приводом. Поршневой компрессор имеет очень широкий диапазон регулирования — от 530 до 1800 м3/час (30–100 %), и поэтому небольшие серии бутылок или более легкие бутылки из ПЭТФ могут производиться так же эффективно, как и массовые серии и большие емкости (хотя завод в основном выполняет розлив в емкости объемом 0,9–1,35 литра, также заполняются бутылки емкостью 0,33 литра). В то же время почти отсутствуют потери на холостом ходу, так как давление можно поддерживать постоянным в очень узком диапазоне давлений.

Система управляется с помощью ПЛК Siemens S7, запрограммированным компанией Gardner Denver, который управляет компрессором согласно требованиям (с давлением сети в качестве базового параметра). Кроме того, при производстве облегченных бутылок, давление может быть специально опущено ниже 30 бар Это также помогает обеспечить экономичную выработку сжатого воздуха, в зависимости от потребностей.

Перед специалистами по пневматике компании Gardner Denver стояла задача спроектировать и компрессор, и контроллер. Они разработали их в сотрудничестве с Клаусом Майером (Claus Meyer), разработчиком электрического оборудования компании Gropper. Они также спроектировали пользовательский интерфейс, отображающий эксплуатационные условия на заводе: сюда также входит экономичный охлаждающий осушитель с компрессором спирального типа из модельного ряда Gardner Denver.


Заготовки размером в дюйм «раздуваются» под давлением до 40 бар.
Установка по розливу соков прямого отжима на новом заводе группы компаний Gropper в Штокахе

Системы под ключ с чрезвычайно эффективным охлаждением

Охлаждающая вода для компрессора Belliss & Morcom подается из системы, которая также разработана компанией Gardner Denver. Комплект из двух энергосберегающих насосов с резервированием, с мощностью привода всего лишь 5,5 кВт (с охлаждающей способностью 300 кВт) устанавливается на направляющих. Энергосберегающее охлаждающее устройство на крыше служит для охлаждения; оно оснащено вентиляторами с регулируемой частотой вращения, с приводом от современных бесколлекторных двигателей постоянного тока. Они регулируются по температуре на воздухозаборе и, соответственно, их мощность изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. Автоматическое управление «лето-зима» подстраивает температуру на входе к текущим климатическим условиям.


Рекуперация тепла: оптимальная интеграция в технологический процесс

Оптимальная интеграция компрессора в технологические процессы с регулируемой температурой крайне важна для производительности выработки сжатого воздуха. Система в Штокахе обеспечивает оптимальные условия для этого, так как весь завод был спроектирован и построен с нуля. Бертольд Бургмайер: «При сжатии воздуха выделяется отходящее тепло, которое используется для других технологических процессов». Поэтому вместе с поршневыми машинами компания Gardner Denver поставляет теплообменники. Объемом потока можно управлять с помощью регулирующего клапана с тем, чтобы температура на выходе поддерживалась на возможно высоком уровне, т. е. около 50 °C.

Основной компонент для рекуперации тепла — водяной бак емкостью 10 м3, который может использоваться как источник горячей воды или как хранилище энергии, извлекаемой через теплообменник. И контур охлаждения и рекуперация тепла также управляются центральным ПЛК станции сжатого воздуха.

Высокая доступность

На заводе в Штокахе машина Belliss & Morcom подсоединена к общезаводской сети с давлением 7 бар через редукционный клапан давления, для того чтобы она могла поддерживать давление с помощью этой сети в аварийной ситуации. Сеть на 40 бар также спроектирована с резервированием: скоро компания Gardner Denver будет устанавливать второй поршневой компрессор того же типа вместе со второй линией бутылочного розлива на заводе в Штокахе. Она будет действовать как резервная система для аварийного поддержания подачи сжатого воздуха в производстве бутылок из ПЭТФ, а также для подачи достаточного количества воздуха при будущем расширении.


Роберт Купка и Дирк Тенбринк, ключевой бизнес-партнер Gardner Denver, а также Бертольд Бургмайер,
группа Gropper, перед новым поршневым компрессором Belliss & Morcom WH 29 H3N в Штокахе