Установка преобразователя частоты позволила снизить уровень гармонических искажений и сократить на 20 % расход электроэнергии на высокоскоростной смесительной центрифуге фармацевтического производства. Благодаря модернизации всей приводной системы работа центрифуги перестала оказывать негативное влияние на питающую сеть предприятия.
Предыстория
Сотрудничающая с фармпроизводителем Iscador AG, компания Invag AG получила запрос на разработку приводной системы для высокоскоростной центрифуги. Такие устройства востребованы на двух типах производств по всему миру:
- во-первых, на экспериментальных научно-исследовательских предприятиях,
- во-вторых, на фармацевтических производствах.
В этот раз все составные части приводной системы, от двигателя с водяным охлаждением до подшипников, должны были иметь особую конструкцию, предназначенную для производства антропософического препарата на основе омелы белой под торговым названием ISCADOR®.
Iscador AG — фармацевтическая компания, производящая средства нетрадиционной медицины для интегративного лечения онкологических заболеваний. В основе производства лежит использование целебных свойств омелы белой при комплексной терапии.
«При производстве нашего лекарства мы используем листья, стебли и ягоды омелы, — рассказывает доктор Герхард Шаллер, руководитель производства и член исполнительного комитета компании Iscador. — Мы осуществляем сбор один раз зимой и один раз летом, так как концентрация действующих веществ у этого вечнозеленого растения меняется в течение года. Содержание лектина максимально зимой, а вискотоксинов — летом. Для нас важно особое соотношение концентраций целевых продуктов».
Задача
Смешивание двух экстрактов омелы белой до сих пор осуществляется по аналогии с процессом, который использовал Рудольф Штейнер, основатель антропософии. Экстракт омелы белой, собранной зимой, непрерывно подается по центру вращающегося диска, имеющего кольцевой выступ по периметру, образуя тонкий слой. Этот экстракт движется по направлению к наружному ободу диска под действием центробежной силы. Одновременно с этим экстракт омелы, собранной летом, добавляется капля за каплей в определенных точках с высоты одного метра. Затем оба экстракта тщательно перемешиваются на ободе диска.
«Титановый диск диаметром 1 м вращается со скоростью 10 000 об/мин в течение всего технологического процесса, — говорит Кристиан Албиссер, глава сервисной службы компании Iscador. — При этом скорость обода составляет 1 885 км/ч, а центробежная сила в 55 000 раз превышает силу тяжести. Такими энергозатратами необходимо правильно управлять».
В прошлом систему управления нельзя было назвать оптимальной. Питающая сеть испытывала нежелательные воздействия от работы центрифуги на высоких оборотах. Иногда даже приходилось отключать некоторых потребителей для поддержания стабильной работы питающей сети. А простои лабораторного оборудования вряд ли можно счесть несущественной проблемой.
«Центрифуга работает не постоянно. Лекарственный препарат из экстрактов омелы, собранной зимой и летом, изготавливается только два раза в год», — говорит Шаллер, объясняя, почему компания Iscador AG использовала предыдущее решение, несмотря на его недостатки. — При модернизации оборудования, запланированной на 2017 год, было решено, что новая приводная система для вращающегося диска не должна оказывать влияние на питающую сеть, а напротив — возвращать энергию в сеть для защиты окружающей среды«.
Необходимо было решить и дополнительные проблемы: установленное оборудование было полностью изготовлено на заказ, в некоторых случаях без документации и без возможности внесения изменений. Более того, на проведение испытаний отводилось совсем немного времени.
Решение
В ходе обсуждения предстоящей задачи с Rockwell Automation быстро стало понятно, что фармацевтическая компания из города Арлесхайм ищет именно те качества, которыми обладает преобразователь частоты Allen-Bradley® PowerFlex® 755TR.
«Нам предстояло работать с очень нестандартным оборудованием, оснащенным специально разработанными двигателями, повредить которые нельзя было ни при каких обстоятельствах, — объясняет исполнительный директор компании Invag. — Гигантские центробежные силы требовали принятия адекватных мер безопасности. Семь процессов должны были работать как вместе, так и по отдельности. Центрифуга должна была плавно запускаться, контролируемо тормозить и рекуперировать энергию торможения без гармонических искажений сети».
В компании Iscador преобразователь частоты переменного тока мощностью 200 кВт со степенью защиты IP21 выполняет функцию основного элемента приводной системы для изготовления лекарственного средства из омелы. Система управления двигателем должна слаженно работать со смазочной системой двигателя, а также с блоком охлаждения и системами подачи сжатого воздуха и гелия и вакуумной линией. Преобразователь должен регулировать частоту вращения в соответствии с количеством гелия, подаваемым на поверхность диска.
«Центрифуга, установленная на предприятии компании Iscador, разгоняется до 10 000 об/мин за шесть минут. Затем титановый диск должен вращаться на постоянных оборотах в течение трех часов, при этом тепловыделение и вибрации должны оставаться на очень низком уровне», — подчеркивает Мартин Нойеншвандер, коммерческий инженер Rockwell Automation.
Результаты
Недостаточно было всего лишь доставить, установить и запустить оборудование. Особое внимание инженерам компаний Invag и Rockwell Automation вместе с заказчиком пришлось уделить настройке оптимальных параметров. Самым главным было понять особенности двигателя и его взаимодействия с преобразователем частоты. И все это — в очень сжатые сроки, из-за приближения нового этапа производства.
«Invag и Rockwell Automation оказались компаниями, которые были готовы идти до конца и находить решения даже в самых сложных ситуациях. Став одной командой, мы неустанно шли вперед», — говорит Албиссер, рассказывая о сотрудничестве, которое принесло значительные преимущества компании Iscador.
Преобразователь частоты PowerFlex 755TR устраняет гармонические искажения напряжения питания и, как следствие, оказывает минимальное воздействие на питающую сеть. Разгон центрифуги больше не оказывал отрицательного воздействия на работу лаборатории, поэтому все остальные приборы могли исправно функционировать во время изготовления лекарственного средства. Кроме того, снизились и энергозатраты.
«Расход электроэнергии во время работы в пиковом режиме уменьшился на 22 %. Теперь мы работаем еще эффективнее и без какого бы то ни было ущерба для остального оборудования», — говорит доктор Шаллер, не скрывая удовлетворение от проведенной в его отделе модернизации. — Invag и Rockwell Automation действительно продемонстрировали ответственный подход. Они не только смогли понять технологические процессы, но и проявили интерес к антропософическому лечению онкозаболеваний».
