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先进自动化解决方案大大提升菜油生产效率

作者:Piotr Burgs, Emerson Process Management2011.01.19阅读 4193

        ZT Kruszwica公司为其位于波兰Kruszwica地区的菜油加工厂选择采用Emerson Process Management的PlantWeb架构进行升级改造,并安装了DeltaV系统和HART智能设备。相比于原有生产装置,水电等公用设施消耗下降,维护成本减少50%,成为公司在全球效率最高的工厂之一。
        波兰是世界第七大菜油生产国,同时拥有巨大的国内食用油市场。波兰的主要菜油生产商ZT Kruszwica是Bunge公司的子公司控制工程网版权所有,后者是世界上最大的油籽和瓶装蔬菜油生产商。
        更换过时技术
        目前,ZT Kruszwica公司分别在Kruszwica、Brzeg、Gdansk拥有油籽加工厂。位于Kruszwica的工厂曾是波兰国内同类型工厂中自动化程度最高的装置之一。然而控制工程网版权所有,该厂的过程设备都是上世纪50年代的产品,配置了手动、气动阀门和过时的PLC


Emerson公司PlantWeb架构帮助ZT Kruszwica工厂的产能提高了10%。资料来源:Emerson Process Management

        公司同时希望能够保持其产品一贯的高品质并遵循GMP(Good Manufacturing Practice)标准。GMP的宗旨就是对生产过程进行控制和管理,以确保所有产品的质量和可追溯性。
        为了满足这些要求,就需要一个完全自动化的工厂控制工程网版权所有,同时工厂的架构需要让大量监视和控制设备、系统和应用通过开放的通讯标准连接在一起,形成一张遍及整个工厂的网络。Jacek Brauer是ZT Kruszwica工厂的自动化专家和自动化项目主管,他负责为所有装置提供自动化控制解决方案,覆盖整个工艺流程。
        2002年,ZT Kruszwica公司选择了Emerson基于PlantWeb架构的自动化解决方案,以及DeltaV系统和HART智能设备。
        Brauer确信使用PlantWeb架构后,工厂的效率将比之前评估的基于PLC的系统要高出许多。当整个工厂中每一个单一过程都可以通过独立工程师站进行控制和组态之后,Brauer越发觉得当初的选择是很明智的。尽管如此,Brauer还是希望能够保留人工控制,使操作员能管理和控制生产过程。


Emerson公司的PlantWeb架构使得ZT Kruszwica的产能提高了10%。资料来源:Emerson Process Management

        该公司还要求解决方案的顺序图能够符合IEC61131-3标准,并基于统一的组态环境和数据库。整个系统要具备稳定性高,易于操作和维护的特点。
        改造结果
        全新的Kruszwica工厂产量可达每天700~1,300吨,几乎是原先的两倍。虽然这很大程度上是由于安装了全新的机械设备,如一个更大的萃取器,但是PlantWeb架构对于产能提高的帮助要更大一些。Brauer找到了生产过程中的瓶颈所在并有效解决。
        “这些改造非常重要www.cechina.cn,充分体现了使用先进自动化解决方案的价值,给我们带来了严密的控制,准确性也大大提高了。”Brauer说,“新算法的实施非常简便,我们可以快速的改进生产过程。”
        具体节约项目
        应用PlantWeb架构的新工厂为公司节约了宝贵的资源,减少了原材料和水电消耗。例如:乙烷和漂白泥土的消耗减少了25%。这是对DeltaV系统下运行的程序进行不断改进的结果。全新的闭环系统在加工过程中对水资源进行循环利用,这使得用水量减少了75%。
        对于食品和饮料加工商来说,他们的基本要求是能够方便获取高质量的历史生产数据,以确保产品溯源和安全性。Brauer说:“能够做到溯源性对我们来说显得极其重要,而DeltaV自动化系统提供的额外好处就是可以很方便的从存储的历史数据中获取那些价值很高的数据。通过这些数据www.cechina.cn,我们对生产过程进行分析,找出存在的故障或有待改进的问题。在整个生产过程中,每一次的测量和操作都会被记录下来。”


改造完成后的ZT Kruszwica工厂已经成为进入Bunge全球最高效的菜油加工厂三甲之列。资料来源:Emerson Process Management

        自动化改造还帮助ZT Kruszwica节约了能源。例如,在热交换器上引入新的温度测点。现在安装了4个温度变送器而以前只用了一个。这些由新增变送器获得的新数据显示该热交换器的效率只有50%。通过改进,效率提高到了90%,每年可节约77,000欧元。
        基于市场需求,ZT Kruszwica生产的成品种类有50~60种,其中包括两大类瓶装油(压榨油和萃取油),以及多种人造黄油和食品添加剂。其年产量总计分别为:液体油100,000吨,人造黄油50,000~60,000吨,食品添加剂40,000~50,000吨。
        虽然工厂生产是一个连续的过程,但其实是由一系列用于生产各种不同成品的加工过程组合而成的。各种成品油将经过一个由管道、连接器、控制阀组成的特殊系统,被分别装入不同的油罐。这个过程是完全自动化的,为了配合Emerson公司的El-OMatic执行机构,使用了超过100个B&F(Baumann and Fisher)的控制阀,超过950个开关阀,所有这些阀都由系统进行控制。系统的传送效率极高,而且环境整洁、干净。
        系统拥有6,200个I/O接口,1,000个HART设备,其中包括变送器和阀门。例如,针对浑浊的原油,ZT Kruszwica在过程中选用了高准科里奥利质量流量计代替了原先使用的浮子流量计。由于科里奥利流量计精度高、稳定性好、使用简单,在各精炼步骤之间被用来检测原油的流量和密度。水电等公用设施通过罗斯蒙特涡街流量计和磁法兰流量计进行测量。
        相比于老工厂,整体维护成本下降了50%。Brauer 说:“整个过程的所有环节都安装了测量点,加上使用DeltaV系统,如果某个设备(如泵机)出现问题,我们很快就能找到问题所在。我们没有时间对所有的设备都进行单独的实时监测,但是我们可以通过分析测量数据趋势快速找到并解决故障。”
        小型自动化团队
        由于整个自动化项目主要由Jacek Brauer和Zbigniew Klesyk组成的两人小组负责,所以在配置控制系统的时候获得技术支持就显得尤其重要。同时,ZT Kruszwica注重保守特殊加工过程的商业机密,倾向于内部完成系统调试,不愿意将工程交给外部集成供应商,甚至是控制设备的供应商也不愿意。因此,由Brauer自己承担大部分编程和设置的工作。通过在现场使用PlantWeb架构以及HART设备通讯是实现上述要求的唯一可能。
        Brauer在结束了为期一天的组态培训课程之后就马上开始进行系统的编程工作。他发现系统的顺序语言使用起来非常方便,而且可以通过创建其自己的编程工具自动生成控制策略。维护软件现在被用来检查流量表误差,以及检查、校准液位设备。同时还用来检测关键设备的使用情况,尤其是那些危险区域。因为在危险区域拆除变送器难度很大,所以通过AMS Suite就可以很方便的对这些变送器进行重新配置。
        虽然Emerson公司对于工厂现场设备的开车提供了完备的技术支持,但是ZT Kruszwica公司有信心在不用任何现场技术支持的情况下就可以解决控制系统开车的所有问题。
        “对于近250个I/O点的系统,最快的开车只需两个小时,而且由一名员工独立完成,不需要自动化专家或程序员的任何帮助。”Brauer说,“我们在3年中启动了30条新的生产线,工程团队只有2个人,使用DeltaV系统可以大大减少开车所花费的时间。”
        完全自动化的工厂使得ZT Kruszwica将设备的能力发挥到最大化,提高了产能。历史数据的获取以及持续改进生产过程的渴望将在未来发挥更大的作用。
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