Конденсаторные установки УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ в силовых сетях пищевой промышленности
Промышленное производство и переработка продуктов питания во всем мире является одним из крупнейших секторов экономики и лидируют по занятости населения. В рамках этого широкого и разнопланового сектора в разных странах стимулируется современная практика автоматизации и инжиниринга, которая по факту остается весьма разнообразной, начиная от полностью ручных операций и заканчивая использованием самых передовых производственных систем. Тем не менее, в целом наблюдается общее отставание в использовании технологий автоматизации по сравнению с другими отраслями промышленности, что обусловлено не только и не столько косностью и ментальностью, сколько спецификой отрасли, вы том числе:
- большим разнообразием, как по продуктам, так и структуре;
- очень большим числом малых и средних предприятий, работающих в высококонкурентной среде;
- быстрыми изменениями в продуктовых линейках;
- широким использованием ручного труда в зачастую непривлекательных операциях переработки;
- как правило, слабой, неразвитой инфраструктурой;
- определяющими (процессы) требованиями к безопасности продуктов для потребителей и окружающей среды.
В целом это определяет достаточно малое использование полных систем автоматизации в пищевой промышленности (за исключением очень крупных, часто транснациональных корпораций), хотя в условиях практически небольшой прибыли для большинства средних и почти всех малых предприятий вопросы энергосбережения и повышения энергетической эффективности на практике являются актуальными и, чаще всего критическими, что стимулирует менеджменты к внедрению автоматических и автоматизированных линий с манипуляторами (и/или роботами).
Специфика нагрузки автоматизированных объектов пищевой промышленности.
Наиболее важными операциями, используемыми в пищевой промышленности, являются очистка, сепарация, измельчение, смешивание, концентрирование, сушка, вспенивание и упаковка. Основные (по потребляемой мощности) нагрузки предприятий – нелинейные со значительной потребностью в реактивной энергии (электроприводы, ШИМ преобразователи, трансформаторы, печи индукционного нагрева и др.), которые чаще всего являются и источниками эмиссии гармоник.
В рамках текущего тренда цифровизации экономики роботизация и автоматизация в пищевом секторе дают большой потенциал для повышения безопасности, качества и рентабельности, а автоматизация, по сути, является связующим звеном между механизацией и цифровизацией. Если рассматривать нынешнюю ситуацию, то достаточно большое число пищевых производств стали если не полностью, то частично автоматизированными, но в основном роботизированные системы используется для захвата и перемещения пищевых продуктов, упаковки и укладки на поддоны. Хотя, например, в мясной промышленности часто автоматизирована работа узлов убоя, обвалки, разделки, сортировки и упаковки, в производстве напитков бутылки очищаются, подсчитываются, наполняются, закупориваются, инспектируются, упаковываются и складируются с помощью автоматизированных линий, конвейерных лент и роботизированных машин, на птицеводческих фермах используется метод онлайн-сортировки яиц, инспекция тушек и т.д.
Вместе с тем, основными сдерживающими факторами внедрения роботизации правомерно считать:
- гигиену пищевых продуктов – это условие, обеспечивающее безопасность пищевых продуктов от производства до потребления. Сырье, продукты могут легко загрязняться на любом этапе работы роботизированной установки, например, при забое или сборе урожая, переработке, хранении, распределении, транспортировке и приготовлении.
Безусловно, пищевой робот может обеспечить безопасность пищевых продуктов (чистоту) при производстве эффективнее, чем при ручных манипуляциях, однако это должно гарантироваться не только заявлением производителя, но и конструкцией, материалами, функциями агрегата, в том числе созданием машин с полностью водонепроницаемой, герметичной, но легко и периодически очищаемой оболочкой, возможностью дезинфекции контактных частей манипуляторов, с защитой подвижных частей, где могут скапливаться и развиваться колонии бактерий, что достаточно сложно на практике и приводит у существенному увеличению стоимости. Кроме того, конструкция захватов должна обеспечивать «мягкое» (с умеренным, контролируемым усилием) обращение с продуктами, гарантирующее целостность и отсутствие повреждений; - обеспечение, контроль и точное, оперативное управление электроэнергией, поскольку:
- при использовании роботизированных линий потребность в электроэнергии, включая реактивную составляющую скачкообразно увеличивается;
- кинетика и динамика робототехники, а также условия применения, размещения целей в рабочем пространстве роботов и эффективности алгоритма планирования траектории движений для снижения потерь энергии узкоцелевая, должна разрабатываться не только под конкретный продукт, но и конкретное производство;
- потребление активной и реактивной составляющих полной энергии зависит от типа, уровня, качества, числа (в сборке) комплектных преобразователей электропривода, инерционной характеристики каждого звена и требуемого крутящего момента на каждом шарнире роботов, т.е. прогнозирование потребления нагрузки становится очень сложным, а при выборе технических средств компенсации реактивной мощности акцент делается на быстродействии и защите от наброса токов гармоник, генерируемых ШИМ преобразователями приводов роботизированных систем.
Конденсаторные установки УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ в силовых сетях пищевой промышленности.
Как уже было отмечено выше, в случаях полной автоматизации производства предприятия пищевой промышленности для компенсации потребности в реактивной мощности средством выбора №1 будут быстродействующие конденсаторные установки коррекции (повышения) коэффициента мощности с коммутацией ступеней-батарей полупроводниковыми ключами (тиристорные) УКРМТ, причем:
- в большинстве случаев из-за значительных объемов эмиссии (и трансмиссии из распределительной сети и/или сетей предприятий полного цикла в рамках комбината, объединения) в тиристорные конденсаторные установки необходимо интегрировать пассивные фильтры (L-C колебательные контура – в фильтровых УКРМТФ) для защиты конденсаторов от перегрева и пробоя;
- наиболее целесообразной остается групповая компенсация с выбором места интеграции УКРМТ или УКРМТФ по результатам анализа данных полного энергетического аудита предприятия.
Для предприятий с частичной автоматизацией правильно использовать избирательный подход к выбору типа конденсаторной установки, места ее интеграции при групповой (или индивидуальной – в рамках роботизированной линии, отдельного агрегата) компенсации реактивной мощности. Т.е. здесь могут быть использованы и релейные (контакторные) конденсаторные установки повышения коэффициента мощности УКРМ, в том числе фильтровые с пассивным фильтром гармоник УКРМФ, и тиристорные УКРМТ, УКРМТФ, которые будут работать (соответственно) с монотонно или быстроизменяющейся (по потребности в реактивной энергии) нагрузкой.
Для средних и крупных предприятий, особенно с круглосуточным режимом работы остаются актуальными нерегулируемые (с ручным управлением) конденсаторные установки или батареи, модуля, задача которых – срезать фоновую (стабильную по времени) потребность в реактивной энергии.
ПРОМЫШЛЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО