Een wereldwijde producent van glazen verpakkingen in Nederland laat geen middel onbeproefd als het gaat om productkwaliteit, productietijd en energiebesparing. Daarom heeft het bedrijf zijn persluchtsysteem, dat wordt gebruikt om meer dan een miljard glazen flessen en verpakkingen per jaar te produceren, geüpgraded.

Om de levering van perslucht in de fabriek, die wordt gevoed door lagedruk- en hogedruk-persluchtsystemen, te verbeteren, nam de fabrikant een belangrijke eerste stap door luchtstroommeters te gebruiken om de prestaties van beide systemen te controleren en te meten. De daaropvolgende planning op basis van bruikbare gegevens leidde tot een unieke upgrade van het persluchtsysteem waardoor de fabriek beter in staat is om te allen tijde een piekproductie van glazen flessen en verpakkingen van hoge kwaliteit te handhaven en tegelijkertijd 150.000 dollar per jaar aan energiekosten te besparen. Het project leverde ook een terugverdientijd op van minder dan twee jaar.

Het hogedruk-persluchtsysteem van de glasfabrikant (boven) en het lagedruk-persluchtsysteem (onder) maken gebruik van een persluchtbooster om energie-efficiëntie en drukstabiliteit te bereiken.

Warme en koude machine bottelprocessen

De Nederlandse divisie van deze multinational, een van de grootste producenten van glazen verpakkingen ter wereld, heeft verschillende glasfabrieken in Nederland. De belangrijkste fabriek waar het persluchtsysteem moest worden aangepakt, werkt vierentwintig uur per dag, zeven dagen per week om 1,3 miljard glazen bierflesjes per jaar te produceren. De ongerepte flessen worden verscheept naar toonaangevende biermerken en kleine brouwerijen in Nederland en elders in de wereld. De fabriek levert ook perslucht aan een aangrenzende glasfabriek, waar wijnglazen worden gemaakt.

Het bottelproces van de fabriek begint met het hot-end proces, waarbij ovens de glasgrondstof omzetten in gesmolten glas. Bij temperaturen tot 1.^200oFkomt het glas in een plastische fase, zodat het kan worden gesneden in cilindrische bollen, die uiteindelijk worden gevormd tot glazen flessen en andere recipiënten. Een geautomatiseerd blaas- en blaasproces met meerdere IS-machines wordt vervolgens gebruikt om de bierflesjes te vormen.

In elke IS-machine wordt perslucht gebruikt om de gob in een mal te persen, die deze omzet in een "parison", wat de naam is van de oorspronkelijke vorm van de bierfleshals en de fles zelf. Nadat de parison is gevormd, wordt hij omgedraaid naar de andere kant van de machine, waar de kleppen opengaan om de parison met perslucht in de gewenste flesvorm te blazen. Eenmaal afgekoeld wordt de fles automatisch uit de IS-machines gehaald en naar het cold-end proces van de fabriek gebracht waar de flessen worden gecontroleerd en verpakt.

Het meten van de prestaties van persluchtsystemen

De glasfabriek heeft altijd gestreefd naar energiebesparing op basis van haar eigen duurzaamheidsdoelstellingen en die van haar klanten. De focus op energiebesparing leidde tot regelmatige updates van het persluchtsysteem, zoals het gebruik van een ventilator van acht pk om lucht te leveren aan een deel van de fabriek dat alleen lagedruklucht nodig had. De blower, die de persluchtvoorziening verving, leverde een energiebesparing op.

Ondanks de voortdurende verbeteringen aan het systeem, wisten de besluitvormers dat ze meer konden doen om het stroomverbruik van het persluchtsysteem van het bedrijf te verminderen. Maar elke verandering aan het systeem moest in de eerste plaats ook een optimale beschikbaarheid van de installatie garanderen.

Om de verspilling van perslucht nauwkeurig te meten en de prestaties te verbeteren, installeerde VPInstruments (https://www.vpinstruments.com/) in totaal 20 luchtstroommeters op het persluchtsysteem om de hoeveelheid geproduceerde perslucht te meten en te vergelijken met de hoeveelheid stroom die door de luchtcompressoren wordt verbruikt.

Bij de schroefcompressoren werden de meters geïnstalleerd aan de uitlaat, net na de ingebouwde trommeldrogers. Bij de centrifugale machines werden de debietmeters stroomafwaarts van de afzonderlijke drogers geïnstalleerd. Er werden ook meters geïnstalleerd op belangrijke plaatsen in het leidingsysteem.

Op het lagedruksysteem toonden debietmeters aan dat elke centrifugale luchtcompressor constant lucht leverde aan het glasblaasproces met een druk van 49 psi. Op het hogedruksysteem daarentegen werkten twee centrifugale compressoren continu op volle kracht om lucht van 84 psi te leveren. In de fabriek draaiden ook drie tot vier schroefcompressoren in een load/unload mode om extra lucht te leveren naargelang de vraag. Elke schroefcompressor werkte op ongeveer 70 tot 80 procent belasting. Samen leverde het hogedruksysteem perslucht van 84 tot 87 psi.

Flowmeters die op het persluchtsysteem van de glasfabrikant waren geïnstalleerd, wezen op mogelijkheden om energie te besparen.

Uit verdere analyse van het lagedruksysteem bleek dat het systeem aandacht nodig had. Elke luchtcompressor werkte onafhankelijk en zonder lastverdeling op basis van de input van een enkele druktransmitter. Daardoor werkte één luchtcompressor op volle belasting, terwijl de andere op minimale belasting draaide om de benodigde lucht te leveren, wat leidde tot afblazen en energieverspilling om te voorkomen dat de luchtcompressoren in een piektoestand terechtkwamen.

Een beoordeling van het hogedruksysteem bracht ook extra energieverspilling aan het licht. De beoordeling gedurende een maand van normaal bedrijf toonde een aanzienlijk aantal onbelaste uren en start/stops aan op twee van de schroefcompressoren in het hogedruksysteem.

Op basis van de beoordeling ging de glascontainerfabrikant in zee met Stork(https://www.stork.com/en/) om de prestaties van het persluchtsysteem te verbeteren. Stork, een divisie van het wereldwijde ingenieursbureau Flour Corporation, levert merkonafhankelijke diensten voor turboluchtcompressoren, waaronder inspectie, reparatie, onderhoud, modificatie en engineering.

Upgrade systeem met luchtcompressor en bediening

Om de druk in het lagedruksysteem op 49 psi te houden en tegelijkertijd de energieverspilling van het persluchtsysteem te verminderen, installeerde Stork een eentraps centrifugale boostercompressor van 200 pk die tot 2400 scfm bij 84 psi kan leveren. Het bedrijf installeerde ook een hoofdbesturing om het persluchtsysteem als één samenhangend netwerk te laten samenwerken op basis van de gegevens van de luchtstroommeters en regelaars.

De hoofdbesturing van het persluchtsysteem wordt gebruikt om de prestaties van de lage- en hogedrukpersluchtsystemen van de fabriek te optimaliseren.

Bovendien verving Stork de enkelvoudige drukzender door twee zenders op het lagedruksysteem om de luchtdruk beter te kunnen meten en de lastverdeling en regeling van de centrifugale machines te vergemakkelijken. Op hetzelfde systeem werden ook de regelaars op elk van de centrifugale luchtcompressoren vervangen door synchrone regelaars. De lokale regelaars zijn uitgerust met urentellers om het afblazen van de centrifugale eenheden te meten.

De nieuwe hoofdbesturing bewaakt het hele persluchtsysteem en bepaalt waar de limieten liggen in de verschillende luchtcompressoren en past ze automatisch aan om beide processen efficiënt van lucht te voorzien, terwijl de druk in het lagedruksysteem stabiel blijft. De boosterluchtcompressor speelt een even belangrijke rol in de stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem.

Systeem levert stabiele en efficiënte luchttoevoer

Vandaag draaien de twee centrifugale luchtcompressoren van het lagedruksysteem op volle kracht om lucht te leveren aan het glasblazen. Daarnaast leveren dezelfde machines lucht van 49 psi aan de booster luchtcompressor. De booster, die normaal gesproken ook op volle kracht werkt, verhoogt de druk van 49 psi naar 84 psi en levert lucht aan het hogedruk persluchtsysteem. Op die manier kan de fabriek voldoen aan de primaire doelstelling om een stabiele druk van 49 psi aan te houden bij het blazen van glas, omdat het luchtoverschot van de centrifugale compressoren naar de boostercompressor wordt gevoerd. De nieuwe configuratie elimineert echter ook het afblazen van de centrifugale machines op het lagedruksysteem, aangezien de overtollige lucht naar het hogedruksysteem wordt gevoerd.

Om een consistente en betrouwbare toevoer van perslucht van 49 psi naar de glasblazerij te garanderen, installeerde Stork een noodklep in het leidingsysteem tussen het hogedruk- en lagedruksysteem. De klep zorgt ervoor dat de lucht van het hogedruksysteem naar het lagedruksysteem stroomt als een van de lagedrukcentrifugaalcompressoren uitvalt of buiten bedrijf is. Tegelijkertijd zorgt de hoofdregelaar ervoor dat de luchttoevoer naar het glasblaassysteem op 49 psi wordt gehouden, zelfs als deze wordt geleverd door het hogedruksysteem en de werkende centrifugale luchtcompressor op het lagedruksysteem.

De upgrade zorgt ook voor een zeer efficiënte werking van het hogedruk-persluchtsysteem. Zoals voorheen laat de fabriek de twee centrifugaalcompressoren op volle kracht draaien. Met de aanvullende lucht van de boostercompressor hoeven nu echter normaal gesproken slechts twee schroefcompressoren op bijna volle capaciteit te draaien om het hogedruksysteem dat de overige productieprocessen van de fabriek voedt, efficiënt en betrouwbaar van lucht te voorzien. Als de fabriek nog meer lucht nodig heeft, voegt het systeem automatisch één of meer schroefcompressoren toe. Op die manier wordt energieverspilling voorkomen die in het verleden ontstond door het laden en ontladen van wel vier schroefcompressoren om aan de behoeften van het hogedruksysteem te voldoen.

Uptime plus energiebesparing is winst

Dankzij de recente upgrade van het persluchtsysteem kon de wereldwijd opererende fabriek voor de productie van glazen flessen en containers haar belangrijkste doel bereiken: een betrouwbare en stabiele persluchttoevoer garanderen voor de glasblazerij - wat op zijn beurt het vermogen om winstgevend glazen flessen en containers van hoge kwaliteit te produceren met een maximale bedrijfstijd van de fabriek verder versterkt. De upgrade heeft de fabriek ook in staat gesteld om een even belangrijk doel te bereiken, namelijk energie en kosten besparen. Tot nu toe bespaart de fabriek 150.000 dollar per jaar op de energierekening dankzij het nieuw ontworpen systeem. Het project leverde ook een terugverdientijd op van minder dan twee jaar.

VPInstruments Debietmeters voor perslucht en industriële gassen

Volgens de bedrijfsleider van de glascontainerfabriek was de mogelijkheid om het persluchtsysteem te meten en te bewaken cruciaal om het managementteam het energiebesparingspotentieel en de waarde van de investering in de upgrade van het systeem aan te tonen. monitoring Op basis van de resultaten van het recente persluchtproject blijft de glascontainerfabrikant met Stork en VPInstruments samenwerken om extra energiebesparingen te realiseren door het persluchtsysteem voortdurend te controleren en te meten, met het oog op aanvullende strategieën om de prestaties van het systeem verder te optimaliseren.

Door Mike Grennier, Perslucht Best Practices® Magazine