Нет выбросам
Вы наверняка уже слышали об автомобилях без выхлопа. А что насчет автопроизводства без выбросов? Такую цель ставит перед собой компания Toyota, один из крупнейших мировых автопроизводителей. Экологическая стратегия компании Toyota до 2050 года направлена на устранение выбросов СО2 на предприятиях компании по всему миру к этому году.
Для достижения этой амбициозной цели компания Toyota стремится к сокращению энергопотребления и переходу на возобновляемые источники энергии. Как доказал опыт завода Toyota в городе Хантсвилл, штат Алабама, эти усилия не только помогают сократить воздействие на окружающую среду, но и позволяют экономить.
Раздутые расходы на электроэнергию
Завод в городе Хантсвилл производит двигатели для популярных моделей Toyota, таких как Tacoma, Tundra и Highlander. Сотрудники завода только собирают двигатели из деталей, изготавливаемых на других предприятиях, и отправляют их дальше для установки на автомобили на других заводах.
Компрессорная установка предприятия жизненно важна для производственного процесса. Система, состоящая из пяти центробежных компрессоров, осуществляет подачу сжатого воздуха на всей территории завода площадью больше 110 тысяч квадратных метров для работы механизмов, систем автоматизации и сушки деталей двигателей.
Компрессорные установки энергозатратны по своей природе. Установка в Хантсвилле не исключение: 25 % расходов предприятия на электроэнергию — это затраты, связанные с работой компрессоров.
А устаревшая система управления провоцировала еще большее потребление энергии. Она медленно запускала компрессоры и не поддерживала их одновременную работу в рамках единой системы. Кроме того, на предприятии не было ресивера для сжатого воздуха достаточного объема для компенсации пиковых нагрузок.
По этим причинам сотрудники завода были вынуждены включать компрессоры практически на весь день, чтобы гарантировать достаточный запас сжатого воздуха на случай незапланированных кратковременных пиковых нагрузок.
«Для работы оборудования без остановок нам требовалось давление не меньше 5,6 бар, — говорит Эдди Кигген, сотрудник завода Toyota. — Но поскольку компрессоры слишком медленно запускались, нам приходилось поддерживать давление на уровне 6,3 бар для защиты от остановок при падении давления ниже 5,6 бар».
Договор с поставщиком электроэнергии создавал еще больше проблем. Согласно договору, стоимость электроэнергии в часы наибольшей нагрузки была значительно выше. Если требовалось включить компрессор для компенсации потребностей предприятия в эти часы, запуск всего лишь одного из них увеличивал счет за электроэнергию в этот день вдвое.
Модернизация на местном и общезаводском уровнях
Для снижения затрат на электроэнергию и реализации стратегии энергоэффективного развития до 2050 года завод Toyota Motor Manufacturing, Alabama (TMMAL) решил модернизировать системы управления компрессорными установками.
Для этого Toyota обратилась к компаниям IZ Systems и Case Engineering, производителю оборудования из партнерской сети Rockwell Automation PartnerNetwork. Было разработано двухкомпонентное решение, в состав которого входили местные и общезаводские системы управления.
На местном уровне компания Case Engineering заменила контроллеры пяти компрессоров на свое решение AirLogix. В основу решения положена платформа управления CompactLogix с операторским интерфейсом PanelView Plus 7 для предоставления сотрудникам завода информации о производительности и диагностических данных каждого компрессора.
На общезаводском уровне компания Case Engineering использовала другую свою разработку — систему распределения нагрузки AirMaster для централизованного управления подачей сжатого воздуха. Это решение построено на платформе ControlLogix и использует ПО FactoryTalk View SE для сбора данных и визуализации. Компания Case Engineering работала в сотрудничестве с компанией IZ Systems, которая установила ресивер объемом 23 000 литров для сжатого воздуха под давлением до 35 бар для покрытия пиковых нагрузок.
Во время высокой нагрузки подачей воздуха управляет регулирующий клапан. За счет накопителя осуществляется плавное подключение дополнительного центробежного компрессора, когда для работы заводского оборудования требуется большее количество сжатого воздуха.
Дополнительная экономия средств
Новые и более эффективные системы управления компрессорными установками позволили заводу в городе Хантсвилл сократить расход электроэнергии примерно на миллион киловатт-час в год. И это без учета экономии средств за счет отказа от запуска компрессорных установок в часы пикового потребления.
В результате завод окупил средства, вложенные в новые системы управления быстрее, чем по плану, в котором на это отводилось два года.
«Нам удалось снизить уставку давления с 6,3 бар до 5,9 бар, — объясняет Кигген. — Именно это помогло нам сэкономить большую часть средств».
Модернизированные местные системы управления, в отличие от установленных ранее, обеспечивают более эффективную работу компрессоров, увеличивая возможности дросселирования каждого из них. Новая система централизованного управления контролирует давление и подачу воздуха, запуская или останавливая компрессоры в соответствии с потребностями заводского оборудования в сжатом воздухе. Он забирает сжатый воздух из высоконапорного ресивера, пока происходит запуск компрессора, поддерживает работоспособность системы в период высоких нагрузок и защищает от потенциальных неисправностей.
«С новой системой управления в ресивере постоянно поддерживается необходимое давление на случай падения давления или выхода компрессора из строя, — говорит Кигген. — Даже если не удастся запустить один из компрессоров системы, мы можем включить еще один, и никто на предприятии этого даже не заметит».
Новая система предоставляет сотрудникам информацию в реальном времени для контроля давления и расхода воздуха, потребления электроэнергии и основных параметров каждого компрессора, включая вибрации. Так как эти данные поступают в оперативном режиме, чего не было раньше, это помогает оценивать работоспособность компрессорного оборудования и своевременно реагировать на появление неисправностей.
Операторы могут просматривать эти данные у каждого из компрессоров в рамках обычного наблюдения за их работой. Сотрудники компаний Toyota и Case Engineering также имеют дистанционный доступ к данным.
«Вслед за электричеством воздух — наш важнейший ресурс, поэтому мы осуществляем пристальный контроль за ним, — говорит Кигген. — Я ежедневно слежу за параметрами, контролируя производительность и эффективность системы. При возникновении проблем, например, падении давления или запасов воздуха в ресивере, мне приходит текстовое сообщение. Более того, мы захотели, чтобы специалисты Case Engineering всегда оставались на связи с нами, поэтому любую проблему они могут оперативно решить дистанционно».
Компания Toyota задумывается о повторении этого проекта на других предприятиях, чтобы так же сэкономить энергию и продолжить реализацию своей стратегии промышленного производства без выбросов CO2.
«Автомобильное производство без выбросов CO2 — очень серьезная задача — продолжает Кигген. — Пока мы пытаемся по максимуму сэкономить электроэнергию, а следующим шагом будет переход на возобновляемые источники. Что касается этого конкретного завода, выполненная на нем модернизация систем управления — самый успешный энергетический проект, который мы реализовали за очень долгое время».
Полученные результаты относятся к опыту компании Toyota по использованию продуктов и услуг Rockwell Automation совместно с другими продуктами. Конкретные результаты для других заказчиков могут отличаться.
