Studi Kasus: Pengupgradean Drive ABB Meningkatkan Performa Slitter-Rewinder di Pabrik Kertas Besar

Amerika Serikat, menurut Federal Network for Sustainability, mengkonsumsi sekitar 8 juta ton kertas kantor setiap tahun—cukup untuk membangun dinding 20 kaki tinggi yang merentang 6.815 mil. Untuk mengejar permintaan ini, pabrik kertas terus-menerus mengejar peningkatan efisiensi dan kualitas. Di antara banyak mesin yang terlibat dalam pembuatan kertas, slitter-rewinder adalah yang tak tergantikan.

Slitter-rewinder membuka gulungan besar dari garis pembuatan kertas utama, memotongnya menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, dan menggulungnya kembali menjadi gulungan yang dapat diatur untuk distribusi. Sebagai langkah produksi akhir, kerusakan pada mesin ini dapat menghentikan seluruh pabrik.

Terdiri dari beberapa motor dan unit kontrol, slitter-rewinder adalah salah satu peralatan paling canggih di pabrik. Pusat operasinya adalah kontrol tegangan, yang menentukan kualitas gulungan kertas. Gaya yang konsisten harus diterapkan selama proses untuk memastikan pelacakan web yang sempurna, pemotongan yang presisi, dan profil kepadatan gulungan yang tepat.

Di luar kontrol nip, kualitas gulungan bergantung pada performa drive. Penggulung harus berjalan sebagai sistem yang terkoordinasi, memberikan kontrol kecepatan dan torsi yang ketat melalui siklus stop-to-full-speed dan decelerasi yang berkelanjutan. Ketidakakuratan kecil dapat menyebabkan pecah lembar, tepi kasar, telescoping, offset, atau tie-ups, yang mengakibatkan downtime, gulungan ditolak, dan keuntungan hilang.

Tujuan: Produksi Berkecepatan Tinggi Berkelanjutan

Untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi, pabrik kertas terkemuka di bagian selatan AS memilih untuk membangun ulang slitter-rewinder dan mengintegrasikan teknologi terbaru. Upgrade bertujuan untuk meningkatkan kualitas gulungan, meningkatkan kecepatan mesin ke level maksimum, dan menghilangkan pemadaman yang mahal.

Pabrik bekerjasama dengan SDS Inc., integrator sistem berbasis AS yang mengkhususkan diri dalam desain kontrol untuk kertas dan penanganan web. SDS mengevaluasi sistem yang ada dan menyampaikan solusi yang efektif biaya yang memanfaatkan motor dan komponen yang ada, memasang drive ABB ACS800 AC terbaru bersama dengan drive DC DCS800 baru—drive DC paling canggih kelasnya—dan melengkapinya dengan Intelli-Wind dari SDS, HMI winder dua drum populer yang menawarkan kontrol TNT, resep, titik set numerik dan grafis, permissives, dan diagnostik.

Insinyur SDS mengunjungi pabrik beberapa kali untuk menilai situasi. Mereka mengidentifikasi beberapa masalah yang mengepung slitter-rewinder yang ada.

“Penting untuk memahami perspektif setiap pemangku kepentingan,” ujar John Parker, senior sales engineer di SDS. “Kru pemeliharaan mengangkat kekhawatiran tentang kegagalan komponen dan kebutuhan akan kontrol suhu yang tepat di ruang drive untuk mencegah drift analog. Produksi ingin uptime yang lebih tinggi, kualitas gulungan yang lebih baik, dan peralatan modern. Partner kami dengan ABB memungkinkan kami untuk memenuhi tujuan ini.”

Peralatan Kuno: Tidak Efisien dan Mahal untuk Dipelihara

Para ahli ABB dan SDS mencatat bahwa pabrik beroperasi dengan sistem drive berusia 25–30 tahun—trend yang semakin berkembang di antara produsen. Sistem drive slitter-rewinder menjadi semakin mahal untuk diperbaiki, dengan komponen usang yang tidak lagi dapat diganti. Peralatan analog memerlukan perhatian konstan karena drift, dan kabel tua mulai pecah di titik scharnir. Rangka mekanis yang memegang rangkaian tiristor dan sekus sudah tidak dapat diperbaiki, dan modul daya menghadapi masalah integritas struktural.

Craig Tierno, senior application engineer di SDS, menjelaskan bahwa mengganti regulator analog dengan digital sambil menjaga jembatan daya yang ada tidak praktis. SCR di dalam modul daya tidak lagi andal, jadi SDS merekomendasikan upgrade penuh sistem drive dan kontrol untuk meningkatkan keandalan dan performa.

“Jika modul daya DC masih dalam siklus hidupnya, biasanya kami menyarankan meretrofitnya dengan front end digital, berperforma tinggi (DFE) baru untuk meningkatkan regulasi sambil menjaga SCR yang ada,” Tierno ujar. “Dalam kasus ini, itu tidak viable.”

Sinkronisasi Teknologi Baru dengan Drive

Selama pencarian solusi drive, SDS menemukan bahwa ABB sedang mengembangkan drive DC baru yang kompatibel dengan produk AC-nya, berbagi alat perangkat lunak dan modul komunikasi yang sama. Kompatibilitas ini memungkinkan integrasi komponen DC dan AC secara mulus.

Amerika Utara masih memiliki basis instalasi besar motor DC di seluruh rentang kekuda dan kecepatan yang luas. Motor ini dapat bertahan lama dengan perawatan yang tepat, jadi pelanggan biasanya tidak bersemangat untuk menggantinya. Menemukan supplier seperti ABB yang terus menginovasi teknologi kontrol untuk motor ini memberi SDS keuntungan jelas sejak awal.

Retrofit memasang empat drive ABB DCS800. Drive pertama mengelola motor unwind 500-horsepower yang mengatur tegangan untuk gulungan induk jumbo. Drive kedua mengontrol gulungan pemimpin 50-horsepower yang mengangkut kertas ke slitter. Drive ketiga dan keempat menangani drum depan dan belakang 250-horsepower, yang memberikan referensi kecepatan mesin dan torsi profil ke gulungan yang diulang. Semua drive DC diukur untuk menahan batas arus 200% selama satu menit karena gulungan besar dan torsi yang menuntut.

Dua drive AC ACS800, masing-masing berrating 15 HP, mem-power ujung rider roll, menyuplai gaya vertikal untuk torsi percepatan dan desacelerasi. Ukuran frame motor dipilih berdasarkan kekuda dan gaya ventilasi, karena motor dipasang dalam frame rider roll yang bergerak.

Load Cell Baru untuk Kontrol Tegangan

Load cell lama pada bagian unwind diganti dengan transducer Pressductor tipe PillowBlock ABB (unit PFTL). Unit ini dipilih karena kompatibilitas fisik langsung dan kalibrasi awal, meningkatkan kontrol tegangan sambil memotong waktu dan biaya instalasi.

Platform Kompatibel; Retrofit dengan Motor DC yang Ada

Integrator menemukan DCS800 adalah cocok ideal untuk staf rekayasa dan IT pabrik, yang sudah familiar dengan operasi dan commissioning drive DC. ABB ACS800 yang komplementer, dengan tampilan dan nuansa yang sama, membuat transisi ke AC menjadi mulus.

“Memastikan drive DC melengkapi produk AC di platform yang sama sangat penting,” Tierno ujar. “Sinkronisasi ini memungkinkan retrotter menyediakan teknologi canggih dan regulasi luar biasa dengan fraksi biaya penggantian sistem daya penuh.”

Kontrol Utama melalui Winder-Operating Software

Bersama dengan drive, SDS memasang perangkat lunak iWind winder-operating, dirancang untuk mengoptimalkan profil dan kualitas gulungan. Perangkat lunak menawarkan penghentian otomatis, resep produk, titik set numerik dan grafis, permissives, dan diagnostik penuh. Antarmuka yang intuitif menggabungkan kontrol langsung dengan perangkat keras drive, menyederhanakan pemecahan masalah dan pemeliharaan.

Fokus pada tegangan, nip, dan torsi (TNT), SDS merancang arsitektur yang memenuhi kebutuhan pabrik untuk kualitas gulungan yang ditingkatkan. Fitur penghentian otomatis mengatasi masalah panjang dan diameter produk, sementara halaman permissive dan diagnostik memberikan bantuan cepat kepada operator, mengurangi panggilan pemeliharaan. Sistem resep memungkinkan operasi untuk menetapkan pesanan dengan cepat dan mempertahankan konsistensi produk.

Panel Tinggi Siap Pakai Memungkinkan Instalasi Lima Hari

Retrofit memanfaatkan konstruksi yang ada—desain panel terbuka yang bersih yang memerlukan ruang kontrol minimal. Alih-alih kabinet lantai, semua modul daya, saklar penutup, dan komponen diatur pada panel tinggi. Pendekatan ini memungkinkan SDS untuk membangun sub-panel terpisah untuk setiap drive, menguji drive secara individu dan kolektif sebelum pemusnahan peralatan lama. Pengujian menyeluruh komunikasi, perangkat lunak aplikasi, dan fungsionalitas drive dilakukan sebelum instalasi dan commissioning.

Pengaturan dan commissioning berjalan lancar. Insinyur SDS menghabiskan sekitar empat minggu merancang skematik, membuat perangkat lunak drive dan kontroler, dan membangun panel. Setelah fase pengujian dua minggu, tim memasang peralatan baru dalam kontensi lima hari yang diwajibkan pabrik. Insinyur tetap di lokasi selama beberapa hari setelah start-up untuk memastikan transisi yang lancar bagi operator pabrik.

Kombinasi Menang Memungkinkan Uptime Optimal

Seither memasang drive DCS800 dan ACS800, dilengkapi dengan perangkat lunak iWind, pabrik telah mencapai tujuannya: produksi yang lebih tinggi, efisiensi kecepatan puncak, kualitas gulungan yang superior, pemeliharaan yang berkurang, dan pemadaman minimal. Mereka telah secara virtual menghilangkan pemadaman yang sebelumnya disebabkan oleh kegagalan komponen.

“Kami puas dengan produk dan dukungan ABB, dan berencana untuk terus menggunakan ABB untuk proyek masa depan,” Parker ujar. “Saat ini, kami memiliki delapan proyek manufaktur kertas yang berlangsung, untuk yang kami merekomendasikan ABB ACS800, DCR- atau DCS-800 untuk berbagai aplikasi.”

Tierno menambahkan, “Hubungan kami dengan ABB dan tim di New Berlin sangat menguntungkan. Mereka telah menyediakan pengiriman produk yang luar biasa dan pelatihan pada DCS800 baru.”

Produk ABB memberi SDS sumber daya dan fleksibilitas yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan dan anggaran spesifik setiap pelanggan.

ABB dan SDS alasan lain untuk merayakan: instalasi pabrik kertas ini menandai pertama kalinya DCS800 diintegrasikan ke dalam paket sistem lengkap di Amerika Serikat. Dengan skalabilitas hampir tidak terbatas DCS800, tim menantikan untuk menyuplai drive dan perangkat lunak kepada pelanggan selama bertahun-tahun ke depan.

Skematik retrofit drive DC dan AC slitter-rewinder di fasilitas pabrik kertas besar di tenggara.

Master Panel, yang berisi drive AC ABB ACS800 Rider Roll dan Master Controller.

Unwind Drive – ABB DCS800 baru selama pengujian sistem.

Dari kiri ke kanan: panel Gulungan Kertas, Drum Depan, Drum Belakang dengan drive DC ABB DCS800. Pre-building panel memungkinkan instalasi seluruh retrofit slitter-rewinder dalam lima hari.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang topik ini, kunjungi www.abb.us/drives atau hubungi Thomas Junger, manajer lini produk, ABB Inc., di 262‑785‑3377 atau Thomas.junger@us.abb.com.