Nasze napędy zapewniają bezpieczeństwo urządzeniom w branży spożywczej

Napędy o zmiennej prędkości (VSD) z powodzeniem zastąpiły wiele tradycyjnych rozwiązań w zakresie sterowania maszyn i urządzeń stosowanych w branży spożywczej. Oprócz precyzyjnej kontroli procesu i uzyskania znacznie lepszej efektywności energetycznej, użycie napędów ułatwia producentom maszyn spełnienie wymaganych norm bezpieczeństwa i zmniejszenie poziomu złożoności systemu.

Przemysł spożywczy korzysta z szerokiej gamy maszyn obsługujacych takie procesy jak: obróbka surowca, przepompowywanie i transport składników, przetwarzanie za pomocą mieszania i gotowania oraz pakowanie i przechowywanie. Jednakże bez względu na zastosowanie, wszystkie one bazują się na jednym wspólnym rozwiązaniu - silniku elektrycznym niskiego napięcia (NN) wykorzystującego prąd zmienny (AC) i prąd stały (DC), a także najnowszych silnikach z magnesami trwałymi i synchronicznych silników reluktancyjnych.

Pompy, wentylatory, a nawet dekantery mogą być z powodzeniem sterowane za pomocą silnika nieskonapięciowego pracującego na pełnej prędkości, którego wydajność można regulować za pomocą stosunkowo prymitywnych rozwiązań mechanicznych, takich jak przekładnia lub przepustnica. Jednakże w ciągu ostatnich 30 lat rozpowszechniło się bardziej „eleganckie” i energooszczędne podejście oparte na napędach o zmiennej prędkości (napędach bezstopniowych, VSD).

Bezpieczeństwo maszyn jest krytycznym czynnikiem w przemyśle spożywczym, włączając: cukrownictwo, gdzie duże urządzenia są wykorzystywane w wielu aplikacjach.

Nasze napędy wspierają procesy sprzyjające bezpieczeństwu pracy maszyn

Napęd VSD dba o to, by proces wykorzystywał optymalną prędkość i moment obrotowy przy zachowaniu wymaganej dokładności. Korzyści płynące z zastosowania napędów AC to znaczna poprawa wydajności i efektywności pracy, oszczędność energii i mniejsze zużycie ruchomych elementów maszyn. Ze względu na możliwość precyzyjnej kontroli pracy, napędy mogą także odgrywać istotną rolę w zapewnieniu bezpiecznego zatrzymania urządzenia.

Bezpieczeństwo funkcjonalne jest częścią ogólnego systemu bezpieczeństwa, na który składa się działanie układu lub urządzeń poprawnie reagujących na sygnały wejściowe. W maszynach, bezpieczeństwo funkcjonalne zwykle sprowadza się do systemów, które monitorują lub, jeśli zajdzie taka potrzeba, przejmują kontrolę nad pracą maszyny, aby przywrócić ją do stanu wyjściowego (bezpiecznego) lub wywołując pożądane działanie, np. bezpieczne zatrzymanie.

Nasze napędy NN AC wspierają działanie urządzeń i bezpieczeństwo procesowe. Napędy oferują szeroki wybór funkcji bezpieczeństwa albo w standardzie albo jako funkcje opcjonalne zintegrowane w modułach napędów. Możliwość posiadania certyfikowanych funkcji bezpieczeństwa w napędzie wyklucza lub zmniejsza zapotrzebowanie na zewnętrzne, dodatkowe rozwiązania w zakresie bezpieczeństwa, takie jak styczniki i przekaźniki bezpieczeństwa wraz z wymaganym okablowaniem.

Najpopularniejsze funkcje bezpieczeństwa dostępne w napędach

Być może najbardziej istotną funkcją bezpieczeństwa jest bezpieczne wyłączanie momentu obrotowego (STO). Funkcja ta wprowadza maszynę w bezpieczny stan bez momentu obrotowego i/lub zapobiega przypadkowemu uruchomieniu. Funkcja ta pozwala na przeprowadzenie bezpiecznego czyszczenia i konserwacji maszyn stosowanych do obróbki żywności. Dodatkowo, pozwala ona operatorowi na skorygowanie ułożenia produktu, gdy napęd zostaje zatrzymany i oczekuje w trybie gotowości na wznowienie pracy po przerwie w produkcji. Wewnętrzne funkcje diagnostyczne napędu aktywne są także podczas przestoju, co pozwala na późniejszą analizę zdarzenia. Jest to funkcja bardzo pożądana pod kątem planowania optymalizacji procesu.

Zbliżoną funkcją jest bezpieczne zatrzymanie 1 (SS1), które wprowadza maszynę w bezpieczny stan zatrzymania w momencie wystąpienia określonych warunków. Po jej aktywowaniu następuje wyhamowanie silnika i z pewnym opóźnieniem uruchamiana jest funkcja STO.

Bezpieczne zatrzymanie robocze (SOS) utrzymuje silnik w bezpiecznym stanie zatrzymania przy zachowaniu momentu obrotowego. Funkcja ta jest powiązana z bezpiecznym zatrzymaniem 2 (SS2), które zatrzymuje silnik i inicjuje funkcję SOS poniżej określonej prędkości lub po upływie określonego czasu.

Napędy mogą posiadać szereg innych funkcji bezpieczeństwa, takich jak: bezpieczne ograniczenie prędkości (SLS), które dba o to, by silnik nie przekraczał określonych limitów prędkości; bezpieczny kierunek (SDI) - funkcja ta zabezpiecza wał silnika przed ruchem w niepożądanym kierunku; bezpieczne sterowanie hamulcem (SBC) - funkcja ta wysyła sygnał bezpieczeństwa kontrolujący hamulec mechaniczny silnika, jednocześnie sprawdzając czy jego użycie miało miejsce; monitorowanie bezpiecznej prędkości (SSM) - funkcja ta wysyła sygnał sprawdzający, czy prędkość mieści się w określonym limicie.

Typowe zastosowania napędów z funkcjami bezpieczeństwa w branży spożywczej

Posiadając funkcję STO w standardzie, nowy napęd ACS880 firmy ABB może być dostarczany wraz z najbardziej typowymi certyfikowanymi funkcjami bezpieczeństwa wbudowanymi w moduł bezpieczeństwa. Typowe funkcje bezpieczeństwa dla tego typu napędów to SS1, SBC i SLS. SS1 jest szczególnie ważna w zastosowaniach, takich jak duże wirówki cukrownicze. Jeżeli operator został uwięziony w mechanizmie, zastosowanie jedynie funkcji STO nie doprowadzi do zatrzymania urządzenia, które zatrzyma się dopiero po co najmniej jednej godzinie z uwagi na dużą bezwładność. Z kolei funkcja SS1 zatrzyma w takiej sytuacji wirówkę za pomocą aktywnego hamowania z odzyskiem energii. Następnie aktywowana zostaje funkcja STO w celu zneutralizowania momentu obrotowego i zabezpieczenia wirówki.

Funkcja bezpiecznego sterowania hamulcem (SBC) przydaje się z kolei w paletyzatorze lub przenośniku pionowym. Hamulec mechaniczny może być użyty do bezpiecznego zatrzymania w przypadku, gdy silnik nie może zapewnić wystarczającego momentu obrotowego, aby podnieść ładunek, lub gdy ładunek porusza się lub przyspiesza w sposób niekontrolowany. Hamulec jest aktywowany funkcją zatrzymania, lub gdy monitoring bezpieczeństwa wykryje nietypową pracę silnika. Funkcja SLS gwarantuje, że urządzenie nie będzie działać powyżej zadanej prędkości i w efekcie, na przykład, wirówka dekantacyjna oleju nie zostanie uszkodzona wskutek działania nadmiernej siły obrotowej.

The optional safety functions module can be installed in the ACS880 drive to provide additional safety functions.

Korzyści funkcji bezpieczeństwa w różnych zastosowaniach

W wielu zastosowaniach w sektorze żywności i napojów wirówka dekantacyjna wykorzystuje bardzo duże siły odśrodkowe do oddzielania substancji stałych od cieczy. Kluczem do tego procesu jest działanie dużej siły odśrodkowej. Obok korzyści wynikających ze zwiększenia wydajności procesu (oraz oszczędności czasu i pieniędzy), praca wirówek stanowi także poważne zagadnienie związane z bezpieczeństwem.

Wystąpienie awarii lub problemów mechanicznych może stanowić poważne zagrożenie. Na przykład niewielkie wibracje spowodowane pracą wirówki powyżej pewnej prędkości mogą stanowić zagrożenie nie tylko dla samego urządzenia, ale także dla personelu i procesu produkcyjnego. Napędy o zmiennej prędkości mogą ułatwić producentowi wirówek spełnienie wymaganych standardów bezpieczeństwa. Jest to możliwe dzięki odpowiednim funkcjom bezpieczeństwa zintegrowanym w napędzie i zmniejszającym ogólną ilość podzespołów i złożoność systemu.

Niezawodność nowoczesnych napędów sprawia, że są one obecnie postrzegane jako integralny element systemu bezpieczeństwa. Dzięki specjalnym funkcjom bezpieczeństwa stanowią one coraz bardziej istotny element parku maszynowego w branży spożywczej; zarazem poprawiają wyniki w zakresie bezpieczeństwa przy jednoczesnej maksymalizacji wydajności, a co za tym idzie także rentowności.