減少高速離心機的諧波和能源消耗

減少高速離心機的諧波和能源消耗

挑戰

  • 適用於高速離心機的再生變頻器解決方案
  • 緩啟動至10,000 RPM並以控制方式制動使其靜止
  • 考慮到離心力高達地球引力55000倍的安全功能
  • 客戶專屬的自訂系統和元件之間的控制技術互動

解決方案

  • PowerFlex® 755TR 交流變頻器 – 具備諧波緩解的再生式Allen-Bradley PowerFlex® 755TR交流變頻器
  • Invag AG – 由經驗豐富的系統整合商Invag AG和洛克威爾自動化提供調試和技術支援

結果

  • 透過優化的製程和變頻器控制系統延續產品品質
  • 從能源回收到供電網路
  • 在生產期間節省20%的能源
  • 由於系統電流中的諧波效應大幅減少而使實驗室設備得以可靠運作

由於整個變頻器解決方案的現代化,離心機在啟動時已不再會對電源供應造成影響

Invag AGIscador AG的子公司,負責開發用於高速離心機的變頻器解決方案。全世界只能在兩個地方找到這些裝置:第一個地方是做為實驗性研究設施的一部份,第二個地方則是用於藥物製造。在此案例中,從水冷式馬達到軸承的整體元件,均表現出用於生產槲寄生藥物的特殊設計(ISCADOR®的人智醫學)。

Iscador AG是一家製藥公司,提供整合性癌症治療用的輔助藥物。本文的重點在於槲寄生在全方位治療概念中的治癒能力。Iscador的製造主管兼執行管理成員Gerhard Schaller博士解釋:「槲寄生的葉子、莖和漿果可以用來生產我們的藥物。」「我們在寒冷和溫暖的季節各收成一次,因為長青植物的活性物質會表現出季節性變化。其中凝集素的濃度在冬天達到最高,而槲寄生毒肽的量則會在夏天增加。我們關心的是兩者的特定組合。」

挑戰

兩種槲寄生萃取物的混合仍會根據某種製程進行,這可以追溯到人類學的創始人Rudolf Steiner:冬天收集的槲寄生萃取物會在轉盤中心持續定量給料,中心部分的邊緣有一個突起的唇緣,槲寄生萃取物會因為離心力而以薄膜的形式向外緣移動。另一方面,夏天收集的槲寄生萃取物會在特定位置,從一公尺的高度逐滴加入。接著,兩種類型的萃取物會在轉盤的邊緣徹底混合。

Iscador的中央服務主管Christian Albisser解釋:「在整個生產過程中,直徑1公尺的鈦金屬轉盤將會以10,000 RPM的速度被旋轉。這會使轉盤邊緣的時速達到1,885公里,並使離心力高達到重力的55,000倍。」這種能量必須藉由特定的控制技術來加以掌握。

在先前,這樣的控制方式尚未得以實現。當設施進入高轉速的範圍之後,電源供應就會立即受到多餘的反饋效應所影響。在某些案例中,某些客戶甚至必須關機,才能確保網路穩定性。而在實驗室設備方面,必須犧牲的作業時間完全不能用小事一樁輕鬆帶過。

兩種槲寄生萃取物的混合仍會根據某種製程進行,這可以追溯到人類學的創始人Rudolf Steiner。

「設施並非持續運作。將槲寄生萃取物製成治癒萃取物,每年只會在夏季和冬季時進行兩次。」Schaller解釋,儘管有這些限制,Iscador AG仍能夠使用先前的解決方案。目前安裝設施的現代化排定在2017年,明確規定的是,轉盤後方新增的驅動力不得影響網路,並且也要能夠重覆再生以保護環境。

還有其他挑戰必須解決:實際上的設施完全是由客製化產品所組成,沒有某些情況的對應資料,而且可能無法修改。除此之外,可供試產的時間非常短暫。

解決方案

在討論洛克威爾自動化的任務時,我們很快便得知有一所位於阿勒海姆(Arlesheim)的製藥公司非常期待Allen-Bradley® PowerFlex® 755TR交流變頻器所提供的效能。

Invag的行政經理解釋:「我們擁有這樣絕佳的應用再搭配客制化設計的馬達,不管在任何情況下都不會損壞。」「龐大的離心力需要適當的安全預防措施。七個子製程必須以組合和獨立的方式運作。離心機必須緩啟動,並以控制的方式制動,而且要在不會受到干擾的情況下恢復制動能量。」他做出以上結論。

Iscador的交流變頻器-特別是200 kW IP21機型-係以生產槲寄生藥物的中央馬達元件來運作。馬達控制系統必須配合引擎支架上的機油潤滑系統,以及冷卻裝置和壓縮空氣、真空以及氦氣供應。交流變頻器必須配合轉盤區域可以充滿的氦氣量來調整轉速。「在Iscador,我們有六分鐘可以將轉速提高到10,000 rpm。接著鈦金屬轉盤必須以固定的速度旋轉三小時,而產生的熱量和震動要同步保持在非常有限的範圍內。」洛克威爾自動化的商業工程師Martin Neuenschwander描述。

結果

單純「只是」交貨、安裝和啟動完全不做考慮。而且,Invag和洛克威爾自動化的工程師會與客戶密切聯繫,將參數逐步調整到最佳設定。問題的關鍵在於瞭解馬達的特性,以及馬達和交流變頻器的互動。此外,這一切的時間都非常短暫,因為下一個生產階段迫在眉梢。

「在Invag和洛克威爾自動化,我們發現兩家公司的特點是樂觀,即使是在困難的情況下也願意勇往直前。做為一個團隊通力合作,我們確定我們可以持續向前邁進。」Albisser解釋合作為Iscador帶來實際利益時做出上述表示。

PowerFlex 755TR可以緩解諧波,因此可以將供電網路的電壓失真降到最低。旋轉的離心機不再對實驗室正在進行的工作造成不當影響,因為所有其他裝置現在都可以在生產階段維持運作。能源消耗也較先前減少。

「尖峰運作期間的耗電量減少了22%。我們現在的製造效率甚至更高,而且不會對建築物的其他部分造成影響。」Schaller博士做出如此表示,明顯非常滿意其部門的現代化專案。「Invag和洛克威爾自動化真的非常熱情回應。他們不僅希望瞭解技術程序,而且還展現出對於癌症之人智治療概念的興趣。」Iscador製造主管補充道。

以上是Iscador AGInvag AG專門使用洛克威爾自動化的產品與服務和其他產品搭配使用的結果。其他客戶的具體結果可能會有所不同。

Allen-BradleyPowerFlex和洛克威爾自動化是洛克威爾自動化公司的商標。非屬洛克威爾自動化之商標均為各公司之財產。

 

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