Studi kasus:Penggerak dan retrofit pada slitter-rewinder pabrik kertas

Amerika Serikat, menurut The Federal Network for Sustainability, menggunakan sekitar 8 juta ton kertas kantor setiap tahun. Itu cukup untuk membangun tembok setinggi 20 kaki dan panjang 6.815 mil. Untuk memenuhi permintaan, pabrik kertas terus mencari cara untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas. Meskipun ada banyak mesin dan proses berbeda yang terlibat dalam pembuatan kertas, bagian penting dari setiap pabrik kertas adalah slitter-rewinder.

Mesin slitter-rewinder bertanggung jawab untuk melepaskan gulungan besar yang baru dibuat dari mesin pembuat kertas utama, memotongnya menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, dan menggulungnya kembali sebagai gulungan yang lebih mudah diatur untuk didistribusikan. Sebagai salah satu titik produksi akhir di pabrik kertas, masalah apa pun dengan slitter-rewinder dapat menghentikan produksi untuk seluruh pabrik.

Terdiri dari beberapa motor dan kontrol, slitter-rewinder adalah salah satu peralatan paling canggih di pabrik. Inti dari proses mesin ini adalah tegangan, yang menentukan kualitas gulungan kertas. Gaya yang akurat dan konsisten perlu diterapkan di seluruh proses untuk memastikan pelacakan web yang sempurna, slitting yang presisi, dan profil kerapatan gulungan yang tepat.

Kecuali untuk kontrol gigit, kualitas gulungan sebagian besar diatur oleh kinerja drive. Penggulung harus berjalan sebagai sistem yang terkoordinasi dan memberikan kontrol kecepatan dan torsi yang ketat melalui siklus yang berkelanjutan – dari kecepatan berhenti hingga kecepatan penuh dan kecepatan mundur ke kecepatan nol. Bahkan ketidakakuratan kecil dalam kinerja dapat menyebabkan masalah, seperti lembaran pecah, tepi kasar, telescoping, offset dan tie-up, mengakibatkan downtime, gulungan ditolak dan, pada akhirnya, kehilangan keuntungan.

Tujuan:Produksi Kecepatan Tinggi Berkelanjutan
Untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi, salah satu fasilitas pabrik kertas terkemuka di Amerika Serikat bagian tenggara memutuskan untuk membangun kembali slitter-rewinder dan menggabungkan teknologi terbaru. Tujuan dari pemutakhiran ini adalah untuk meningkatkan kualitas gulungan, meningkatkan kecepatan alat berat ke level setinggi mungkin dan menghilangkan penghentian yang mahal.

Pabrik beralih ke SDS Inc, integrator sistem berbasis di AS yang berspesialisasi dalam desain kontrol untuk industri penanganan kertas dan web. SDS menganalisis sistem yang ada dan memberikan solusi hemat biaya yang memanfaatkan motor dan komponen yang ada, mengintegrasikan drive ACS800 AC ABB yang canggih dan drive DCS800 DC baru – drive DC paling canggih dari jenisnya. Perangkat keras drive dilengkapi dengan Intelli-Wind SDS, HMI penggulung dua drum populer yang menyediakan kontrol TNT, resep, titik setel numerik dan grafis, izin, dan diagnostik.

Personil System Integrator melakukan beberapa kunjungan ke fasilitas untuk mensurvei situasi. Mereka mengetahui ada berbagai masalah dengan slitter-rewinder yang ada.

“Sangat penting untuk mendapatkan perspektif semua orang yang terpengaruh oleh penggulung itu,” kata John Parker, insinyur penjualan senior untuk SDS. “Kru perawatan memiliki kekhawatiran mengenai kegagalan komponen dan ruang penggerak yang memerlukan kontrol suhu yang tepat untuk menjaga komponen analog agar tidak hanyut. Departemen produksi ingin meningkatkan waktu kerja, meningkatkan kualitas gulungan, dan menyediakan produk hemat biaya kepada pelanggan mereka, dan mereka ingin menggunakan peralatan berteknologi maju. Kemitraan kami dengan ABB memungkinkan kami untuk mengatasi dan mencapai keuntungan ini.”

Peralatan Kedaluwarsa:Tidak Efisien dan Mahal Perawatannya
Pabrik kertas ini, menurut ahli ABB dan integrator sistem, termasuk di antara semakin banyak produsen yang masih beroperasi dengan sistem penggerak yang berusia 25 hingga 30 tahun. Sistem penggerak pada slitter-rewinder semakin mahal untuk diperbaiki dan dirawat. Sejumlah komponen sudah usang dan tidak bisa diganti. Beberapa peralatan analog membutuhkan perhatian konstan karena drift, dan kabel lama mulai menunjukkan tanda-tanda patah dan kerusakan isolasi pada titik berengsel. Rakitan mekanis yang menahan rakitan thyristor dan sekering di tempatnya tidak dapat diperbaiki; dan, di atas segalanya, ada masalah dengan integritas struktural modul daya.

Craig Tierno, insinyur aplikasi senior dengan SDS, menjelaskan bahwa, dengan banyak masalah ini, retrofit yang akan menggantikan regulator analog dengan rekan digital, sambil mempertahankan jembatan daya yang ada, tidak praktis. SCR di dalam modul daya tidak dapat diandalkan. Jadi, integrator merekomendasikan peningkatan sistem drive dan kontrol yang lengkap untuk meningkatkan keandalan dan kinerja.

“Seringkali, jika modul daya DC perusahaan masih dalam masa pakainya, kami akan merekomendasikan untuk memasangnya kembali dengan digital, high-performance front end (DFE) baru untuk meningkatkan kinerja regulasi saat menjalankan SCR yang ada,” kata Tierno, “Dalam kasus ini, kami tidak bisa melakukan itu.”

Teknologi Baru, dalam Konser dengan Drive, Memberikan Sinergi yang Berharga
Dalam pencariannya untuk solusi drive, integrator menemukan jawaban di ABB.

“Kekhawatiran terbesar kami adalah bahwa pemasok drive tidak melakukan sesuatu yang baru dengan DC. Sebagian besar pemasok duduk di produk yang berusia hampir 10 hingga 20 tahun, ”kata Tierno.

ABB, dia belajar, sedang mengembangkan drive DC baru, yang dirancang dengan beberapa perangkat lunak dan modul komunikasi yang sama dengan produk AC-nya. Itu membuatnya layak untuk menggunakan dan mengintegrasikan produk DC dan AC dalam proyek.

Masih ada basis terpasang besar motor DC di seluruh Amerika Utara dengan berbagai macam tenaga kuda dan rentang kecepatan.

“Motor ini memiliki masa pakai yang lama dengan perawatan yang tepat dan perbaikan sesekali, sehingga pelanggan tidak perlu cemas untuk menggantinya,” kata Tierno. “Menemukan pemasok seperti ABB, yang terus menciptakan dan memperkenalkan teknologi baru untuk mengendalikan motor ini, memberi kami keuntungan sejak awal.”

Untuk sistem ini, empat drive ABB DCS800 dipasang. Penggerak pertama mengontrol motor pelepasan 500 tenaga kuda yang menyediakan pengaturan tegangan untuk gulungan induk jumbo. Drive DCS800 kedua dipasang pada gulungan kertas timah 50-tenaga kuda yang digunakan untuk mengangkut kertas ke bagian slitter. Drive ketiga dan keempat dipasang pada drum depan dan belakang 250HP – komponen yang bertanggung jawab untuk menyediakan referensi kecepatan alat berat dan torsi profil ke gulungan yang digulung ulang.

Karena ukuran gulungan dan torsi yang dibutuhkan untuk mempercepat dan mengurangi kecepatan, semua drive DC berukuran untuk menangani batas arus 200 persen selama satu menit.

Dua penggerak ACS800 AC dan motor dengan daya 15HP dihubungkan ke kedua ujung gulungan pengendara untuk memberikan gaya vertikal untuk torsi akselerasi dan deselerasi. Dari sudut pandang mekanis, ukuran rangka motor didasarkan pada aplikasi tenaga kuda dan gaya ventilasi karena motor dipasang di dalam rangka guling pengendara yang bergerak.

Load Cell Baru untuk Kontrol Ketegangan
Sel beban, yang mengukur tegangan web pada bagian pelepasan mesin, diganti dengan transduser Pressductor gaya PillowBlock ABB. Unit PFTL dipilih berdasarkan persyaratan sistem dan fakta bahwa mereka adalah pengganti fisik langsung untuk sel beban lama. Sel beban teknologi baru dari ABB, yang telah dikalibrasi sebelumnya untuk aplikasi, meningkatkan kontrol tegangan dan mengurangi waktu dan biaya pemasangan.

Platform yang Kompatibel; Perkuat dan Gunakan Motor DC yang Ada
Personil integrator merasa DCS800 sangat cocok untuk staf Teknik dan TI pabrik kertas, yang sudah terbiasa dengan fungsi pengoperasian dan commissioning drive DC. ACS800 pelengkap ABB, dengan tampilan dan nuansa yang mirip dengan produk DC, memudahkan pabrik untuk beralih ke AC.

“Memastikan bahwa drive DC sepenuhnya saling melengkapi – bergandengan tangan, selangkah demi selangkah – dengan apa yang akan kami lakukan dengan produk AC, itu sangat penting; memiliki keduanya di platform yang sama,” kata Tierno.

Dia menjelaskan bahwa drive DC baru memungkinkan perkuatan untuk menyediakan teknologi terkini dan regulasi yang luar biasa dengan biaya yang lebih murah untuk mengganti seluruh sistem tenaga. “Banyak pelanggan kami tidak ingin mengganti motor dan melalui proses pemasangan yang besar. Jika ada metode yang lebih hemat biaya, mereka ingin mendengarnya.”

Kontrol Utama melalui Perangkat Lunak Pengoperasian Winder
Dalam koordinasi dengan drive, integrator sistem menginstal perangkat lunak operasi penggulung mereka sendiri, yang disebut iWind, yang dirancang untuk mengoptimalkan profil dan kualitas gulungan sambil menawarkan penghentian otomatis, resep produk, titik setel numerik dan grafis, izin, dan diagnostik lengkap. Antarmuka yang elegan dan mudah digunakan, iWind menggabungkan berbagai peralatan kontrol secara langsung dengan perangkat keras drive, menghasilkan sistem yang tidak terlalu rumit yang memberikan peningkatan kinerja. Lebih mudah untuk memecahkan masalah dan memelihara juga.

Berfokus pada ketegangan, nip, dan torsi (TNT), SDS mampu menciptakan arsitektur yang memenuhi kebutuhan pelanggan untuk meningkatkan kualitas gulungan. Fitur penghentian otomatis memecahkan masalah pabrik tentang panjang dan diameter produk. Halaman permisif dan diagnostik memberikan bantuan cepat kepada operator dalam menjaga penggulung tetap berjalan, dan mengurangi panggilan dukungan untuk pemeliharaan. Sistem resep memungkinkan operasi menyiapkan pesanan dengan cepat dan menjaga konsistensi produk.

Pre-Built Elevated Panels Kecepatan Pemasangan Lima Hari
Retrofit menggunakan konstruksi yang ada – desain panel terbuka yang membutuhkan real estat minimal dan izin di ruang kontrol. Alih-alih menggunakan kabinet yang dipasang di lantai, semua modul daya, pemutus sirkuit, dan komponen lainnya diletakkan di panel yang ditinggikan. Ini memungkinkan integrator untuk membangun sub-panel terpisah untuk setiap drive, memberikan waktu sebelum pembongkaran peralatan lama untuk menguji drive secara individu dan sebagai kelompok! Hal ini memungkinkan semua komunikasi antara drive dan sebagian besar perangkat lunak aplikasi dan fungsionalitas drive untuk diuji secara menyeluruh sebelum menginstal dan commissioning.

Setup dan commissioning program aplikasi adalah proses yang lancar. Tim integrator sistem membutuhkan waktu sekitar empat minggu untuk merancang skema, membuat perangkat lunak drive dan pengontrol, serta membuat panel. Setelah proses pengujian dua minggu yang menyeluruh, tim dapat memasang peralatan baru dalam waktu lima hari yang dibutuhkan pabrik. Insinyur tetap berada di lokasi selama beberapa hari setelah start-up untuk memastikan transisi yang mulus bagi operator pabrik.

Kombinasi Kemenangan Memungkinkan Uptime Optimal
Sejak pemasangan drive DCS800 dan ACS800, dilengkapi dengan perangkat lunak iWind, pabrik telah mampu mewujudkan tujuan mereka untuk meningkatkan produksi, efisiensi kecepatan tertinggi, kualitas gulungan yang lebih baik, pengurangan perawatan, dan penghentian minimal. Bahkan, mereka dapat secara virtual menghilangkan shutdown yang terjadi sebelumnya karena kerusakan komponen.

“Kami senang dengan produk dan dukungan ABB, dan berencana untuk terus menggunakan produk ABB untuk proyek-proyek masa depan,” kata Parker. “Dan, saat ini, kami memiliki delapan proyek pembuatan kertas di depan kami yang kami rekomendasikan ABB, baik ACS800, DCR- atau DCS-800 untuk berbagai aplikasi.”

Tierno menambahkan, “Hubungan kami dengan ABB dan orang-orang di Berlin Baru sangat bermanfaat. Mereka sangat membantu dalam pengiriman produk dan pelatihan tentang produk baru, terutama DCS800.”

Produk ABB menawarkan kepada integrator sistem sumber daya dan fleksibilitas yang mereka butuhkan untuk membantu memuaskan setiap pelanggan sesuai dengan kebutuhan dan anggaran khusus mereka.

ABB dan SDS memiliki alasan lain untuk merayakannya:Instalasi pabrik kertas menandai pertama kalinya DCS800 diintegrasikan ke dalam paket sistem total di Amerika Serikat. Dengan skalabilitas DCS800 yang hampir tak terbatas, seluruh tim berharap dapat menyediakan hard disk dan perangkat lunak kepada pelanggan selama bertahun-tahun yang akan datang.

Skema retrofit penggerak DC dan AC dari slitter-rewinder di fasilitas pabrik kertas besar di tenggara.

Panel Master, yang berisi Drive AC ABB ACS800 Rider Roll dan Kontroler Master.

Unwind Drive – ABB DCS800 baru selama pengujian sistem.

Dari kiri ke kanan:Panel Gulungan Kertas, Drum Depan, Drum Belakang dengan Drive DC ABB DCS800. Pembuatan awal panel memungkinkan pemasangan seluruh retrofit slitter-rewinder dalam waktu lima hari.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang subjek ini, kunjungi www.abb.us/drives atau hubungi Thomas Junger, manajer lini produk, ABB Inc., di 262-785-3377 atau [email protected].