GEA met fin au bâton

Comment le contrôle de couple actif de GEA pour les décanteurs centrifuges augmente l'efficacité économique.

Des portes qui grincent, des freins qui grincent ou des vérins pneumatiques qui bégaient et des chariots en marche discontinue sur les machines-outils - conséquences d'un phénomène généralement indésirable dans la vie quotidienne ainsi que dans les applications industrielles : l'effet stick-slip.

Cet effet néfaste peut se produire lorsque le frottement statique entre les corps solides se déplaçant les uns contre les autres est supérieur au frottement dynamique. Si la vitesse de glissement du corps solide devient trop lente, il se coince et a besoin d'énergie supplémentaire pour recommencer à glisser. Cela ressemble à un broutage irrégulier : coller-relâcher-glisser-freiner-coller-relâcher-glisser et ainsi de suite.

Invisible de l'extérieur avec des conséquences coûteuses L'effet stick-slip peut également se produire dans les décanteurs centrifuges, quels que soient le fabricant et la conception de la machine, et son accumulation ne peut pas être détectée de l'extérieur : les solides du produit à traiter sont projetés contre la paroi du bol par la centrifugeuse. force et de là transporté par le rouleau à la décharge. Dans le cas de produits relativement difficiles à véhiculer dans le champ centrifuge, comme l'amidon ou le lactosérum dans la production de caséine, cela peut déclencher l'effet stick-slip.

Les solides se déplacent de manière incohérente, créant des charges dynamiques sur les composants mécaniques. Effets possibles : Forts chocs de couple et oscillations, qui créent des charges sur l'arbre d'entraînement. Cela entraîne une fatigue et une usure accrues des composants de la machine tels que le bol, la volute, la boîte de vitesses, les arbres et l'accouplement. Le stick-slip augmente le risque de temps d'arrêt imprévus et coûteux avec des réparations coûteuses.

Identifier l'origine et l'éliminer grâce à un contrôle efficace Les décanteurs fonctionnent avec un point de travail réglé de manière optimale auquel les solides sont évacués dans un état aussi sec que possible. Parfois, le point optimal se situe dans la région limite où le stick-slip est un problème. Si un stick-slip se produit, l'effet peut être éliminé en ajustant le point de travail.

Option 1 : Grâce à une vitesse différentielle accrue, les solides peuvent être transportés hors du bol plus rapidement (réduction de la charge de solides dans le bol), mais moins secs.

Ou option deux : La vitesse du bol est réduite pour permettre un transport plus facile des solides, mais avec une réduction correspondante de la capacité du système. Les deux options ont un point commun : une efficacité économique compromise. L'opérateur du système sait seulement que le point de travail doit être ajusté pour éviter le stick-slip si des dommages sont détectés, mais pas de combien. Si la correction est trop faible, des dommages mécaniques sont imminents. S'il est trop grand, les solides sortant du décanteur sont plus humides que nécessaire et augmentent inutilement les coûts énergétiques du séchage thermique en aval.

La tâche consiste donc à détecter de manière fiable l'apparition de l'effet stick-slip et à le contrôler de manière à obtenir le meilleur résultat de processus possible tout en tenant compte de l'effet stick-slip. C'est exactement ce que GEA a réalisé avec le développement du contrôle actif du couple (ATC).

Solution GEA : correction de la vitesse différentielle au moyen d'un contrôle de couple actif Ici, les experts en recherche et développement de GEA se sont livrés à un travail de détective : L'analyse détaillée des modèles de dommages a montré que le phénomène de stick-slip devait être détecté sur la chaîne cinématique du décanteur. Au cours de l'enquête, le couplage entre le moteur de défilement et la boîte de vitesses a été vérifié visuellement à l'aide d'une caméra à grande vitesse et d'un stroboscope.

Les résultats ont révélé une oscillation visible des composants d'accouplement générés par un couple dynamique lors du fonctionnement à un point de travail dans la région limite du stick-slip. Pour les ingénieurs de GEA, cela signifiait le développement d'une nouvelle méthode de surveillance et de contrôle basée sur des capteurs pour détecter avec précision l'apparition de vibrations de torsion sur l'accouplement et, en fonction de leur intensité, les éviter en modifiant automatiquement le point de travail.

Avantages de l'ATC pour l'utilisateur La solution innovante de GEA repose sur une correction automatisée de la vitesse de défilement qui tourne plus vite que le bol pour créer la vitesse différentielle permettant d'évacuer les solides du décanteur. L'utilisateur bénéficie de modifications automatisées et précises pendant le fonctionnement en cours. Même avec des produits sensibles aux conditions de stick-slip, le décanteur peut être utilisé aussi près que possible du point de travail optimal avec le meilleur rendement possible en matière sèche. Et cela en vaut la peine : dans la production d'amidon avec un décanteur GEA CF 6000, par exemple, une valeur de matière sèche des solides qui n'est supérieure que d'un pour cent peut permettre de réaliser des économies annuelles d'environ 20 000 EUR dans l'utilisation du sécheur.

Dans le procédé à la caséine également, une substance sèche supérieure de 1 à 2 points de pourcentage peut être obtenue, ce qui peut entraîner une réduction des coûts de séchage d'environ 15 000 euros. Dans cette application, le système affiche ses points forts en permettant une plus grande capacité du système et dans une structure principalement plus uniforme des flocons de caséine et le fonctionnement plus stable du séchoir associé. Et, enfin, le risque d'arrêts imprévus redoutés est considérablement réduit.

Équipement ATC pour les machines nouvelles et existantes GEA propose à la fois de nouvelles machines de la série de décanteurs CF avec équipement ATC et la possibilité de moderniser les décanteurs CF existants avec le système révolutionnaire de surveillance et de contrôle automatisé ATC. L'expérience avec les décanteurs sans ATC montre que le personnel d'exploitation augmente presque "aveuglément" la vitesse différentielle pour être du côté "sûr". Avec ATC, les conséquences négatives sous la forme de coûts supplémentaires inutiles pour le séchage en aval peuvent être évitées et le personnel d'exploitation et de maintenance peut voir les résultats.

Conclusion Avec l'Active Torque Control à fonctionnement automatique pour les décanteurs CF, GEA a développé une innovation sur le marché qui rend le processus de production d'amidon et de caséine non seulement plus fiable mais aussi aussi rentable que possible dans des conditions de stick-slip. Le contrôle actif du couple en fonctionnement du processus, par rapport aux décanteurs sans ATC, offre à l'utilisateur une utilisation et une disponibilité optimales de la machine, une fiabilité et une flexibilité maximales du processus, une qualité et un rendement de produit optimaux en augmentant la matière sèche. Cela réduit les coûts énergétiques du séchage thermique. Si un seul arrêt de production causé par les conséquences de l'effet stick-slip était évité par le système ATC, l'investissement aurait déjà été rentable.