GEA は棒に終止符を打ちます

GEA のデカンタ遠心分離機のアクティブ トルク制御がどのように経済効率を向上させるか。

ドアのきしむ音、ブレーキのきしむ音、空圧シリンダーのカクカク音、工作機械のキャリッジの断続的な動作などは、産業用途だけでなく日常生活においても一般に望ましくない現象、つまりスティックスリップ効果の結果です。

この悪影響は、相互に移動する固体間の静摩擦が動摩擦よりも大きい場合に発生する可能性があります。 固体の滑り速度が遅くなりすぎると、固体は動けなくなり、再び滑り始めるために追加のエネルギーが必要になります。 これは、固着-解放-滑り-制動-固着-解放-滑りなどの不規則なチャタリングに似ています。

外部からは見えず、高価な結果をもたらすスティックスリップ効果は、機械のメーカーや設計に関係なく、デカンタ遠心分離機でも発生する可能性があり、その蓄積は外部からは検出できません。処理される製品の固体は、遠心分離機によってボウルの壁に向かって飛ばされます。力が発生し、そこからスクロールによって吐出部に伝達されます。 カゼイン製造におけるデンプンやホエーなど、遠心分離分野での輸送が比較的難しい製品の場合、スティックスリップ効果が引き起こされる可能性があります。

固体は一貫性を持たずに移動し、機械コンポーネントに動的負荷が生じます。 考えられる影響: 強いトルクの衝撃や振動が発生し、ドライブシャフトに負荷がかかります。 これにより、ボウル、スクロール、ギアボックス、シャフト、カップリングなどの機械部品の疲労と摩耗が増加します。 スティックスリップにより、計画外のダウンタイムが発生し、高額な修理が発生するリスクが高まります。

発生源を特定し、効率的な制御で除去デカンタは、固体が可能な限り乾燥した状態で排出されるように最適に調整された動作点で動作します。 場合によっては、スティックスリップが懸念される境界領域に最適な点が存在することがあります。 スティックスリップが発生した場合は、動作点を調整することで影響を解消できます。

オプション 1: 差動速度を上げることにより、固形物をより速くボウルから運び出すことができます (ボウル内の固形物負荷の減少) が、乾燥は少なくなります。

またはオプション 2: 固形物の搬送を容易にするためにボウルの速度が低下しますが、それに応じてシステムの容量も低下します。 どちらのオプションにも共通点が 1 つあります。それは、経済効率が損なわれることです。 システムオペレータは、損傷が検出された場合にスティックスリップを回避するために動作点を調整する必要があることだけを知っていますが、その程度は知りません。 補正が小さすぎると、機械的損傷が差し迫っています。 大きすぎると、デカンタから出てくる固体が必要以上に湿っており、下流の熱乾燥に必要なエネルギーコストが不必要に増加します。

したがって、スティックスリップ効果の発生を確実に検出し、スティックスリップ効果を考慮しながら最良のプロセス結果が得られるように制御することが課題となります。 これはまさに GEA がアクティブ トルク コントロール (ATC) の開発によって達成したことです。

GEA ソリューション: アクティブ トルク制御による差動速度の補正ここで、GEA の研究開発専門家はいくつかの調査作業に取り組みました。損傷パターンの詳細な分析により、スティック スリップ現象はデカンタのドライブ トレインで検出される必要があることがわかりました。 調査では、スクロールモーターとギアボックス間の結合を高速度カメラとストロボスコープを使用して目視検査しました。

その結果、スティックスリップ境界領域内の動作点で動作するときに動的トルクによって発生するカップリング部品の振動が目に見えることが明らかになりました。 GEA のエンジニアにとって、これは、カップリングのねじり振動の開始を正確に検出し、その強さに応じて動作点を自動的に変更することでねじり振動を回避する、新しいセンサーベースの監視および制御方法の開発を意味しました。

ユーザーにとってのATCのメリット GEA の革新的なソリューションは、ボウルよりも速く回転するスクロール速度の自動補正を利用して、固体をデカンタから搬出する速度差を生み出します。 ユーザーは、継続的な運用中に自動化された正確な変更を活用できます。 スティックスリップ状態の影響を受けやすい製品であっても、デカンタを最適な作業点に可能な限り近づけて操作することができ、乾燥物質の収率を最大限に高めることができます。 そしてそれは報われます。たとえば、GEA CF 6000 デカンタを使用したデンプン生産では、固体の乾燥物質値が 1% 高いだけで、乾燥機の使用量を年間約 20,000 ユーロ節約できます。

カゼインプロセスでも、1 ～ 2 パーセントポイント高い乾燥物質が得られ、その結果、乾燥コストが約 15,000 ユーロ削減される可能性があります。 この用途では、このシステムは、より大きなシステム容量を可能にし、主にカゼインフレークのより均一な構造と、それに関連するより安定した乾燥機操作を可能にするという点でその強みを発揮します。 そして最後に、恐ろしい計画外のシャットダウンのリスクが大幅に軽減されます。

新規および既存の機械の ATC 装置 GEA は、ATC 装置を備えた CF デカンタ シリーズの新しいマシンと、革新的な ATC 自動マシン監視および制御システムを備えた既存の CF デカンタを改造するオプションの両方を提供します。 ATC のないデカンタの経験から、操作スタッフは「安全」側になるためにほとんど「盲目的に」差動速度を上げていることがわかります。 ATC を使用すると、下流側の乾燥にかかる不必要なコストの追加という悪影響を回避でき、運用およびメンテナンスのスタッフは結果を確認できます。

結論 GEA は、CF デカンタ用の自動操作アクティブ トルク コントロールにより、でんぷんとカゼインの製造プロセスの信頼性を高めるだけでなく、スティックスリップ条件下でも可能な限り収益性を高める市場革新を開発しました。 プロセス操作におけるアクティブトルク制御は、ATC を使用しないデカンタと比較して、ユーザーに最適な機械の利用率と可用性、最大のプロセスの信頼性と柔軟性、乾燥物質を増加させることによる最適な製品品質と収量を提供します。 これにより、加熱乾燥におけるエネルギーコストが削減されます。 スティックスリップ効果の影響による生産停止が 1 回だけ ATC システムによって防止されれば、投資はすでに利益を上げているでしょう。