Rotork 電動(dòng)閥門控制助力可口可樂提升環(huán)保水平

行業(yè)：食品和飲料
客戶：Coca-Cola Enterprises (CCE)
產(chǎn)品：CVA電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場服務(wù)

摘要

Rotork CVA 電動(dòng)控制閥驅(qū)動(dòng)技術(shù)正在幫助 Coca-Cola Enterprises (CCE) 提高其 Wakefield 生產(chǎn)工廠的效率并降低能源成本。Rotork 提供的 CVA 執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅幫助工廠減少環(huán)境影響，還降低了運(yùn)營成本。

概述

CCE 在過去五年中在 Wakefield 工廠投資了超過 1 億英鎊，該工廠是歐洲最大的軟飲料生產(chǎn)工廠。這一投資是其長期計(jì)劃的一部分，體現(xiàn)了其對本地制造和新技術(shù)的承諾。自從安裝并根據(jù)能源監(jiān)測系統(tǒng)提供的信息采取行動(dòng)以來，該公司自 2009 年起已將 Wakefield 工廠的電力消耗減少了 13%。

挑戰(zhàn)

該計(jì)劃的一個(gè)重要部分是節(jié)省傳統(tǒng)氣動(dòng)控制閥驅(qū)動(dòng)所需的儀表空氣供應(yīng)的持續(xù)成本。在 Wakefield 工廠，這一目標(biāo)通過引入 Rotork CVA 控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，用于執(zhí)行調(diào)節(jié)和故障安全任務(wù)。

解決方案

在 CVA 引入之前，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)性能無法與氣動(dòng)控制閥相媲美。CVA 執(zhí)行機(jī)構(gòu)引入了連續(xù)、可重復(fù)的調(diào)節(jié)電氣控制，并配備了可設(shè)定的故障閥位選項(xiàng)。它運(yùn)行在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 4-20 mA 控制信號或數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上，其分辨率、重復(fù)性和滯后性能可達(dá)到全量程的<0.1%，適用于最苛刻的應(yīng)用。

機(jī)械特性

• 雙重密封外殼

  Rotork 久經(jīng)考驗(yàn)的設(shè)計(jì)，永久保護(hù)內(nèi)部電氣元件免受操作環(huán)境的影響。

• IP68 防護(hù)等級

  防塵、防水且可臨時(shí)浸沒，適用于 CVA 系列所有型號，包括具有危險(xiǎn)區(qū)域認(rèn)證的型號。

• 失效安全功能

  在主電源丟失時(shí)，內(nèi)置超級電容器允許執(zhí)行機(jī)構(gòu)將閥門移動(dòng)到所需位置，可設(shè)定為全開、全關(guān)、任何中間位置或保持不動(dòng)。

CVA 執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性

CVA 執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用 Rotork 創(chuàng)新且成熟的“非侵入式”通信技術(shù)進(jìn)行編程和調(diào)整。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置和配置通過啟用藍(lán)牙的 PDA 或運(yùn)行 Rotork Enlight 軟件的 PC 完成。

數(shù)據(jù)記錄與診斷

• 每個(gè) CVA 內(nèi)置板載數(shù)據(jù)記錄器，可下載操作數(shù)據(jù)，包括：

• 閥門扭矩曲線

• 停留時(shí)間

• 執(zhí)行機(jī)構(gòu)事件和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

• 數(shù)據(jù)可用于詳細(xì)調(diào)查和診斷，分析后可將所需的配置更改上傳至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)

• 支持 HART、Modbus 和 Profibus 協(xié)議，提升安裝經(jīng)濟(jì)性并增強(qiáng)與現(xiàn)有資產(chǎn)管理系統(tǒng)的集成能力。

• 全電動(dòng)設(shè)計(jì)，可選擇單相 AC 或 DC 電源，簡化了將執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造到現(xiàn)有閥門上的過程。這一改造過程已在 Wakefield 由 Rotork 現(xiàn)場服務(wù)完成。

應(yīng)用實(shí)例

在生產(chǎn)線上，采用 Rotork CVA 技術(shù)執(zhí)行苛刻的閥門任務(wù)，與傳統(tǒng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)相比，顯著降低了能源消耗成本，同時(shí)保持性能不損失。

Andy Reynolds 的故事

Wakefield 工廠的自動(dòng)化工程師 Andy Reynolds 分享了以下經(jīng)歷：

Wakefield 的安裝

在 Wakefield 工廠，CVA 被安裝在瓶裝機(jī)的入口處，類似于下圖所示的設(shè)備。它在兩種操作模式中都發(fā)揮了重要作用：

產(chǎn)品模式

操作流程

• 產(chǎn)品（本系統(tǒng)中為無糖可口可樂）以 4 巴的受控壓力泵入罐（稱為“碗”）。

• 罐體僅填充約 50% 的產(chǎn)品，其余 50% 為壓縮空氣。

• 產(chǎn)品上方的壓縮空氣壓力必須始終保持 4 巴，不得高于或低于此值。

• 產(chǎn)品隨后通過受控系統(tǒng)（灌裝系統(tǒng)）排放到瓶子中。
  

壓力控制

• 若罐內(nèi)壓力超過 4 巴，可能導(dǎo)致瓶子過滿甚至爆炸（稱為“fobbing”）。

• 若壓力過低，瓶子會(huì)填充不足。

CVA 的作用

• 通過 PID 控制系統(tǒng)維持壓力，設(shè)定點(diǎn)為 4 巴。這不僅節(jié)省了功耗、提升了控制精度，還降低了壓縮空氣消耗。

CIP（就地清潔）模式

操作流程

• 每 72 小時(shí)，產(chǎn)品罐需使用 72°C 的熱燒堿溶液徹底清潔，此過程全自動(dòng)完成。

• 在 CIP 模式下，罐體 100% 填充熱燒堿溶液。

壓力控制

• 由于罐體完全充滿，壓力降至 1.5 巴，以防止系統(tǒng)出現(xiàn)液壓超壓。

• 若壓力升高，可能損壞灌裝閥。

CVA 的作用

• 通過 PID 控制系統(tǒng)維持壓力，設(shè)定點(diǎn)為 1.5 巴。相比氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，CVA 不會(huì)超調(diào)設(shè)定點(diǎn)，性能更優(yōu)。

Rotork 英國現(xiàn)場服務(wù)銷售經(jīng)理的評論

Rotork 英國現(xiàn)場服務(wù)銷售經(jīng)理對 Wakefield 項(xiàng)目評價(jià)道：

“CCE 要求我們改進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)營，這一目標(biāo)已成功實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還減少了對昂貴儀表空氣的依賴。我們期待與這家家喻戶曉的公司合作，并有機(jī)會(huì)在他們的全球運(yùn)營中引入我們的創(chuàng)新產(chǎn)品。”