供 Gropper 集团公司新厂吹塑使用的 40 bar 空气

在为 Gropper 集团公司规划新工厂时,重点考虑到能源效率与可持续性生产力。该工厂专门用于制造和灌装高质量非浓缩果汁。Gardner Denver 生产的高效活塞式压缩机生成供 PET 吹塑机使用的 40 bar 压缩空气,该压缩机完美集成在德国施托卡赫新建工厂的工艺中。


应用详情

2015 年,座落于德国斯瓦比亚 Bissingen 的 Gropper 集团公司处理大约 2.9 亿公斤牛奶(其中 5 千万公斤为生物乳),以制成多种乳制品。大多数产品以德国大型零售连锁店的品牌销售,还有一些产品在欧洲其他国家销售。 Gropper 拥有约 700 名员工,向 870 家供应商采购牛奶,在上一个财年,该公司营业额达到约 4 亿欧元。

该公司不断扩大业务范围,在过去几年中,开始生产思慕雪与非浓缩果汁。迄今为止已取得成功:这些产品的年产量已经达到 8 千万公斤。为了对今后的更大发展奠定基础,Gropper 于 2015 年秋季在施托卡赫开设了一家全新工厂。这座工厂将专注于生产需要冷藏运输和储存的非浓缩果汁。这样可很好地保持天然新鲜口味。

使用无轴 325 kW 电机直接传动,最大体积流速为 1800 m3/h(40 bar 时)的 WH 29 3N 型号无油活塞式压缩机

充分利用所有节能措施

由于这座新工厂全新而建,因此员工能够充分发挥现代化工厂规划的潜能,这是他们十分擅长的领域。技术部门总监 Berthold Burgmeier:“我们自己来规划和优化系统,效率、灵活性以及经济性能耗对我们来说极为重要。”

因此在投资时,需要注重采购与生命周期成本。这尤其适用于在现场进行 PET 瓶生产时所需的压缩空气生成。在灌装果汁 / 饮料等物质之前,使用压力高达 40 bar 的压缩空气将预成型的拇指大小瓶子充气。


Gropper 内负责规划该系统以及相关外围设备的人员能够利用现有的经验:四台 PET 吹塑机与瓶装生产线已经在 Bissingen 使用。因此 Gropper 完全相信多级活塞式压缩机将是生成这种压力水平的最经济方式

由于配有直接传动无轴电机,因此效率水平高

通过直接比较证明,Gardner Denver Group 旗下 Belliss & Morcom 生产的 W 系列压缩机具有最高价值。于是购买了配有 325 kW 无轴电机,最大体积流速为 1800 m3/h(40 bar 时)的 WH 29 3N 型号无油活塞式压缩机。

W 系列活塞式压缩机的特点之一是采用了特殊传动理念,即:不使用皮带传动机或齿轮与离合器。这款直接传动式无轴电机可确保极高的效率、长久的使用寿命以及极小的占地空间。

标配半载/满载控制装置

W 系列活塞式压缩机为双动式:每运行一圈执行两次抽吸与压缩循环。此外,它们还易于控制,即使是基本型号也是如此,这是因为可使用卸荷抽吸阀,在不降低效率的情况下半载(满载的一半)运行。由于它们具有出色的平衡性并且可配备一个防振支架,因此无需使用特殊基座。由于根据十字头原理精确导引活塞与活塞杆,因此确保压缩机具有超长的使用寿命。

采用 PLC 的节能型频率控制传动装置

Gropper 选择配有频率控制传动装置的更高效 W 系列压缩机。活塞式压缩机具有很大的控制范围(530 至 1800 m3/h(30% 至 100%),因此可一致并且高效生产出容量较小或重量较轻的 PET 瓶(尽管工厂主要灌装 0.9 至 1.35 升容器,但是它们还灌装 0.33 升瓶)。另外,由于可在很小的压力范围内保持压力恒定,因此不会出现任何空载损耗情况。

系统通过由 Gardner Denver 编程的西门子 S7 PLC 控制,该装置根据需求控制压缩机(将网络压力作为参考变量)。此外,如果正在生产的是重量较轻的瓶子,则可将压力指定降低至 30 bar 以下。这还有助于根据需求经济有效地生成压缩空气。

Gardner Denver 的压缩空气专家担负着设计压缩机与控制器的任务。他们与 Gropper 电气工程规划师 Claus Meyer 一同设计。他们还规划了显示工厂运营状况的用户界面,其中还包括一台采用 Gardner Denver 系列涡旋式压缩机的节能型冷冻干燥机。


使用高达 40 bar 的压力将拇指大小预成型件充气。
位于施托卡赫的 Gropper 集团公司新厂的非浓缩果汁装瓶厂

具有高效冷却功能的全套系统

同样由 Gardner Denver 设计的系统提供用于 Belliss & Morcom 压缩机的冷却水。采取冗余布局的两台传动功率仅为 5.5 kW(冷却功率为 300 kW)的节能泵安装在滑道上。一台节能型屋顶冷却器利用通过先进 EC 电机传动的调速风扇进行冷却。利用进气温度进行调节,进而根据户外温度调节其功率。自动化夏季/冬季控制装置根据当前气候条件调节进气温度。


热回收:完美集成于过程中

将压缩机完美集成于温控过程中对于提高压缩空气生成的效率至关重要。由于整座工厂全新规划与建造,因此施托卡赫工厂内的系统可为此提供最有利条件。Berthold Burgmeier: “空气压缩会产生废热,我们将它用于其他工艺。”因此,除了活塞式压缩机之外,Gardner Denver 还提供热交换器。可通过控制阀调节体积流速,以确保排气温度尽量保持高温,例如:大约 50 °C。

热回收的关键组件为容量为 10 m3 的水箱,可将其用作热水源或者通过热交换器实现的蓄能器。通过压缩空气站的中央 PLC 控制冷却回路与热回收。

可用性高

通过减压器将 Belliss & Morcom 压缩机与施托卡赫工厂的 7 bar 网络连接,确保在发生紧急情况时它也可以向此网络内送气。40 bar 网络通常采取冗余设计:不久 Gardner Denver 将在施托卡赫工厂内再安装一台同类活塞式压缩机和一条装瓶生产线。这将用作为 PET 制瓶保障压缩空气供给以及为日后的扩产提供充足空气的备用系统。


Gardner Denver 重要客户 Robert Kupka 与 Dirk Tenbrink 以及 Gropper 的 Berthold Burgmeier
站在位于施托卡赫工厂内的 Belliss & Morcom 新型活塞式压缩机 WH 29 H3N 前