Съвременни достижения при механичните системи и компоненти

Специален брой: Хранително-вкусова промишленост в България • 06.08.2020

Най-новите технологични разработки при електромоторите, задвижванията и контролните системи непрекъснато разширяват гъвкавостта и приложимостта на транспортните ленти и спомагателното оборудване в производството на храни и напитки. Механичните системи и компоненти от последно поколение в сегмента се отличават с по-висока мощност и интелигентност, както и с подобрени възможности да покриват широк кръг от натоварвания и задачи, осигурявайки по-бърза, икономична и рентабилна работа на оборудването.

Технологично развитие при честотното управление

Честотните задвижвания (VFD) намират широко приложение в хранително-вкусовата промишленост с цел намаляване консумацията на енергия, подобряване на експлоатационните характеристики и удължаване живота на устройствата и системите, в които са интегрирани. Когато се използват в тежки индустриални среди, където са подложени на екстремни температури, вибрации, висока влажност или запрашаване, честотните регулатори се нуждаят от специални предпазни средства, за да функционират безпроблемно.

В такива приложения устройствата, които управляват скоростта на момента и позицията на електродвигателя, е необходимо да разполагат с предпазен корпус с висок клас на индустриална защита, а често – и да бъдат инсталирани на значително разстояние от съответния двигател.

В процеса на динамично технологично развитие в областта честотните задвижвания стават все по-малки, леки и издръжливи на различни въздействия, което прави възможен монтажа им във все по-голяма близост до електродвигателя. Някои от най-новите модели позволяват позициониране дори в един и същи корпус с мотора, който захранват и управляват.

Използването на променливотокови двигатели с честотно управление на скоростта разкрива множество нови възможности в дизайна на механични системи и спомагателно оборудване за производството на храни и напитки.

Популярни стават например транспортните ленти с променлива скорост, която може да се синхронизира с тази на съответната машина или технологична линия за преработка, пакетиране и т. н. Освен при индустриалните конвейери за ХВП съвременните честотни регулатори намират широко приложение и в други типове системи в този отрасъл, например при вентилаторите за ръкавни филтри с променлив дебит на въздушния поток. Такива решения се използват в среди с висока запрашеност като цехове за производство на хлебни и тестени изделия.

Променливата скорост на вентилатора му позволява да се движи в синхрон със съответния етап от жизнения цикъл на филтъра, което намалява напрежението върху електромотора и удължава експлоатационния му живот.

Сред водещите тенденции в сферата на честотните задвижвания за ХВП са повишаване на тяхната икономичност, надеждност, функционалност и гъвкавост. Продуктите в сегмента се отличават с по-компактни размери, интелигентни функции за управление, както и с усъвършенствани софтуерни решения за конфигурация и отстраняване на проблеми.

Двигатели и задвижвания за хигиенни приложения

Електродвигателите и задвижванията са компоненти с критично значение в широк набор от механични системи и технологично оборудване за производството на храни и напитки, включително миксери, конвейери, опаковъчни линии и др. Ключови изисквания към моторите и задвижващите механизми в хранително-вкусовата и бутилиращата промишленост са хигиенният дизайн и високата енергийна ефективност, които да обезпечат ефикасната и безпроблемната работа в различни взискателни приложения и агресивни среди.

Електродвигателите и задвижванията в санитарно изпълнение разполагат с предпазни корпуси с висок клас на защита от влага и запрашаване, изработени от неръждаем материал, и са устойчиви на напръскване и измиване под налягане, както и на почистване с различни химикали. Намотките са капсуловани, а заваръчните шевове са изпълнени по специална хигиенна технология.

Специфичните изисквания и необходимостта от производство на все по-широки продуктови асортименти в ХВП създава нуждата от компактни и гъвкави машини, при които човеко-машинният интерфейс е позициониран в по-голяма близост до технологичния процес. За такива приложения са подходящи сервозадвижвания в санитарно изпълнение с корпуси от неръждаема стомана и контролни панели със съответния висок клас на защита от порядъка на IP69K, който позволява експлоатация при високи температури, налягания и измиване с химикали.

Управлението на най-новите оферти в сегмента се извършва чрез специални графични терминали, защитени от напръскване, промиване и замърсяване при работа в близост до хранителни продукти. Това улеснява почистването и спомага за запазване на качеството на продукцията, като същевременно позволява на операторите да осъществяват ефективен мониторинг на технологичните операции в максимална близост до тях.

Освен неръждаемия материал на корпуса и гладките повърхности, ключови елементи на хигиенния дизайн при сервозадвижванията за производството на храни и напитки са висококачествените уплътнения, най-често от силикон или инженерен еластомер със специфични характеристики.

Серводвигателите се грижат за прецизното позициониране и синхронизация на различни системи в ХВП като лентови транспортьори, палетизиращи системи и опаковъчни машини. В някои приложения обаче сервооборудването може да се окаже нерентабилно във финансов план, трудно за въвеждане в експлоатация или неудобно решение поради необходимостта от допълнително окабеляване. В такива сценарии често не е необходима и високата динамика на работа, характерна за сервоуправленията. За тях оптимални се оказват интегрираните контролери за движение, които позволяват гъвкаво функционално конфигуриране с цел осъществяване на прецизно позициониране и синхронизация без необходимост от допълнителни модули и хардуер. Сред предимствата им са по-ниските разходи и сложност на системата, възможността за работа с всички конвенционални моторни технологии със затворен или отворен контур на управление, елиминираната необходимост от програмиране и функциите за проста параметризация с цел гъвкаво адаптиране на задвижването към приложението.

Предимства на електрическите актуатори в ХВП

Линейната техника също е ключов елемент от механичните системи и спомагателното оборудване за производството на храни и напитки. Електрическите актуатори осигуряват множество предимства за широк кръг от приложения в ХВП. Промиването на оборудването с гореща вода или пара под налягане, почистването с агресивни химикали, процесите по рязане и кълцане водят до постепенно износване на оборудването с времето.

За да осигурят безпроблемната им работа, електрическите актуатори, интегрирани в технологичните системи, трябва да разполагат с висока корозионна устойчивост, хигиенен дизайн и възможности за улеснена поддръжка. С такива задвижващи системи се постига цялостно повишаване на ефективността и скоростта на операциите в хранително-вкусовата индустрия.

За разлика от хидравличните актуатори, при които може да бъде допуснат теч на хидравличен флуид, който да компрометира безопасността на произвежданите храни, напитки и опаковки, електрическите модели позволяват сигурна работа без риск от замърсяване на продукцията.

Санитарният дизайн на електрическите актуатори за ХВП предотвратява натрупването на замърсявания и бактериалния растеж по корпуса на устройствата. Много модели в сегмента се предлагат в цилиндрична форма, която спомага за ограничаване на замърсяването и улеснява почистването.

Електрическите цилиндри се изработват от висококачествени материали с подобрена корозионна устойчивост, които са способни да издържат на широк кръг вредни химически и механични въздействия на работната среда. Телата, крепежните елементи и корпусите на моторите обикновено се произвеждат от неръждаема стомана.

Електрическите линейни изпълнителни механизми имат ключова роля в пълначните машини и системи. Те позволяват работа със сухи твърди вещества, прахове и пудри, както и течности с различен високозитет. Водещо изискване отново е хигиенното изпълнение, което гарантира бърза и безпроблемна работа на оборудването.

Сходни са стандартите и при оборудването за преработка и пакетиране на храни и напитки, в което са интегрирани електрически изпълнителни механизми. В резултат от използването им се постига по-ефективно управление на технологичните операции чрез осигуряване на съответната оптимална скорост на системата според приложението. Често срещани са електрическите цилиндри в различни конвейери и транспортни решения, опаковъчни роботи, роботи в производството на хлебни и сладкарски изделия, ергономични станции и др.

Тенденции при транспортните системи

Високата степен на автоматизация и възможностите за интелигентно управление са водещи и при транспортните системи в модерната хранително-вкусова промишленост. Те намират приложение практически във всеки цех или фабрика в бранша, а безпроблемната им работа често е гаранция за висока производителност, гъвкавост и конкурентоспособност на предприятието. С динамичното развитие на технологиите в областта лентовите транспортьори и конвейерните механизми стават все по-компактни, умни и високоефективни. Едрогабаритните, обемни и тромави транспортни системи от миналото не намират място в модерните дигитализирани производства, които изискват висока скорост и прецизност при обработката и придвижването на изходните суровини, хранителните продукти и готовите изделия.

Съвременните конвейери са компактни и с усъвършенстван дизайн, който позволява гъвкавото им внедряване в цеховете с възможности за оптимално оползотворяване на пространството. Непрекъснато се разширява и функционалният набор от задачи, които модерните интелигентни транспортьори са способни да извършват.

Сред водещите тенденции в областта е напредъкът в материалознанието, който позволява за изработката на конвейерни механизми да бъдат използвани нови, високотехнологични материали, повишаващи тяхната устойчивост на различни негативни въздействия и издръжливост на високи натоварвания. В резултат съвременните системи се отличават с много по-дълъг експлоатационен живот в сравнение с предците си от преди няколко десетилетия.

Важна тенденция на технологично развитие е и повишаването на “интелигентността” на двигателите и контролерите в транспортните системи. В допълнение към все по-широкия набор от възможности за интелигентно управление тези компоненти стават и все по-компактни, свързани и интегрирани, като същевременно нарастват капацитетът и функционалността им.

Производителите на конвейери за ХВП често предлагат системи, при които двигателят и контролерът са интегрирани в един и същи модул. Те са оборудвани и с различни комуникационни технологии за управление, съвместими с различни популярни индустриални стандарти за обмен на данни. Това разширява гъвкавостта и приложимостта им и значително повишава ефективността на транспортните механизми.

Все по-популярни в модерните предприятия от хранително-вкусовата промишленост стават конвейерните системи с барабанни двигатели (drive drum motors), при които моторът се намира във вътрешността на задвижващия барабан на механизма. Дизайнът на тези системи вече не се ограничава от необходимостта задвижващият елемент да е с голям диаметър. В съвременните цехове от ХВП функционират барабанни двигатели с изключително компактни размери и диаметър на ротационния детайл от порядъка на 5 cm и дори по-малко.

Сред водещите тенденции при транспортните системи в производството на храни и напитки е и увеличаването на степента на специализация и персонализация на решението спрямо изискванията на приложението. Макар универсализираните конвейери да носят множество ползи в по-малки и нехомогенни производства с широки асортименти от изделия в по-дребни партиди, високоспециализираните транспортни системи за работа с конкретни обекти и задачи са оптимално решение за продуктите от масово потребление, които се произвеждат в гигантски серии. Въпреки по-голямата първоначална инвестиция, необходима за закупуването на един тясно профилиран и персонализиран конвейер, внедряването му в едно високообемно производство позволява по-рентабилна и ефективна работа в дългосрочен план с кратък период на възвръщаемост на капиталовложението.

Най-отчетливата тенденция при транспортните системи за ХВП безспорно са умните конвейери. С напредъка при средствата за автоматизация и индустриалните роботи конвейерните решения са изправени пред предизвикателството да бъдат свързани в производствената мрежа и да комуникират с останалите й интелигентни елементи. Последните разработки при софтуерните, хардуерните и компютърните технологии в областта правят всичко това не просто възможно, но и стандартно при повечето транспортни системи от последно поколение.

Сред новостите са и т. нар. безконтактни транспортни системи, подходящи за задачи, при които вакуумни технологии със смукателни вендузи не са приложими, тъй като не е възможен или препоръчителен контакт между смукателния елемент и транспортирания обект. Безконтактният транспорт е идеален за придвижване на фини, крехки, леки, трошливи или трудни за захващане обекти. Подходящ е и за порьозни или пропускливи детайли, като перфорирани печатни платки, меки материали като хартия или найлонови торбички, както и за изделия с грапави, чувствителни или запрашени повърхности. Популярните системи за безконтактен транспорт работят на принципа на Бернули и е възможно да бъдат произведени в хигиенно изпълнение за приложения в производството на храни и напитки.

Технологии и приложения в сферата на сгъстения въздух

Системи за сгъстен въздух се използват масово в хранително-вкусовата промишленост за широк кръг от приложения, включително въздушно почистване на контейнери преди запълването им с продукт, автоматизирано сортиране, формоване чрез раздуване за производство на опаковъчни изделия, почистване на пакетажни линии и машини, депозиране на пълнеж. Сред приложенията на компресорните механизми в бранша са още: издухване на трохи от съоръженията за производство на хлебни и сладкарски изделия, транспорт на хранителни продукти и съставки в технологичните линии, задвижване на диафрагмени помпи за придвижване на течности и флуиди, производство на азот за опаковъчни цели, охлаждане и замразяване, вакуумно запечатване на контейнери, рязане и белене на плодове и зеленчуци и др. Въздушни компресори се използват масово и в пълначните и формовъчни машини за храни и напитки.

Използването на сгъстен въздух е от критично значение за безпроблемното осъществяване на всички тези операции, като за целта е необходимо въздухът да е достатъчно чист и сух, а доставката му да е надеждна и ефективна. Рискът от замърсяване е от първостепенна важност в ХВП. Ето защо наличието на влага в системите за сгъстен въздух може да доведе до развитието на микроорганизми, които постепенно да се разнесат по оборудването и хранителните продукти, компрометирайки качеството и безопасността им. Други форми на потенциално замърсяване включват маслени аерозоли и изпарения, а също и твърди частици като прах, мръсотия и гъбични спори.

С цел регулирането на тяхната експлоатация в различни зони на цеховете за производство на храни и напитки се обособяват три типа компресорни системи – контактни, безконтактни с висок риск от замърсяване и безконтактни с нисък риск от замърсяване. Опасността от пренасяне на замърсители от компресора към хранителните продукти се определя от това дали и как сгъстеният въздух влиза в контакт с тях. При контактните системи, например т. нар. въздушни ножове, въздухът е в директен контакт с храните. Ето защо са необходими допълнителни решения за пречистването му спрямо действащите хигиенни стандарти.

Безконтактните системи с висок риск изхвърлят сгъстен въздух в атмосферата в зоната за обработка на хранителните продукти, например при формоването на контейнери за опаковане в цялостни технологични линии. В такива приложения влага, масла и частици замърсители могат да се отложат по опаковката и да преминат към храните и напитките.

При безконтактните системи с нисък риск сгъстеният въздух не влиза в никакъв директен или индиректен контакт с хранителните продукти или оборудването за преработката и производството им. Предпочитани са безмаслените компресори, при които значително е понижена опасността от замърсяване или растеж на мухъл и плесени. Когато приложението изисква още по-висока степен на сигурност на системата, се използват специални системи за изсушаване на въздуха в комбинация с коалесцентни филтърни решения и високоефективни филтри за твърди примеси в атмосферата.

Водещи иновации при компресорните системи за ХВП са комуникационните възможности, функциите за интелигентно управление, интегрирането на сензори и IoT базирани устройства и платформи за мониторинг, превантивна автодиагностика и прогнозна поддръжка на оборудването.

ЕКСКЛУЗИВНО
Top