GEA mette fine al bastone

In che modo il controllo attivo della coppia di GEA per le centrifughe decanter aumenta l'efficienza economica.

Porte che scricchiolano, freni che cigolano o cilindri pneumatici che balbettano e carrelli che funzionano in modo discontinuo sulle macchine utensili sono conseguenze di un fenomeno generalmente indesiderato nella vita di tutti i giorni così come nelle applicazioni industriali: l'effetto stick-slip.

Questo effetto dannoso può verificarsi quando l'attrito statico tra i corpi solidi in movimento l'uno contro l'altro è maggiore dell'attrito dinamico. Se la velocità di scivolamento del corpo solido diventa troppo lenta, esso si blocca e ha bisogno di ulteriore energia per ricominciare a scivolare. Questo assomiglia a un chiacchiericcio irregolare: incolla-rilascia-scivola-frena-blocca-rilascia-scivola e così via.

Invisibile dall'esterno con conseguenze costose L'effetto stick-slip può verificarsi anche nelle centrifughe decanter, indipendentemente dal produttore della macchina e dal modello, e la sua formazione non è rilevabile dall'esterno: i solidi del prodotto da lavorare vengono scagliati contro la parete del tamburo dalla centrifuga forza e da qui convogliato dalla chiocciola allo scarico. Nel caso di prodotti relativamente difficili da trasportare nel campo centrifugo, come l'amido o il siero di latte nella produzione della caseina, ciò può innescare l'effetto stick-slip.

I solidi si muovono in modo incoerente creando carichi dinamici sui componenti meccanici. Possibili effetti: Forti colpi di coppia e oscillazioni che creano carichi sull'albero motore. Ciò comporta un aumento della fatica e dell'usura dei componenti della macchina come la vasca, la coclea, la scatola del cambio, gli alberi e il giunto. Lo stick-slip aumenta il rischio di tempi di inattività non pianificati e costosi con riparazioni costose.

Identificare l’origine ed eliminarla attraverso un controllo efficiente I decanter funzionano con un punto di lavoro regolato in modo ottimale in cui i solidi vengono scaricati in uno stato quanto più asciutto possibile. A volte, il punto ottimale è nella regione di confine dove lo stick-slip costituisce un problema. Se si verifica uno stick-slip, l'effetto può essere eliminato regolando il punto di lavoro.

Opzione uno: mediante una maggiore velocità differenziale, i solidi possono essere trasportati fuori dalla vasca più velocemente (riduzione del carico di solidi nella vasca), ma meno asciutti.

Oppure opzione due: la velocità della vasca viene ridotta per consentire un trasporto più semplice dei solidi, ma con una corrispondente riduzione della capacità del sistema. Entrambe le opzioni hanno una cosa in comune: l’efficienza economica compromessa. L'operatore del sistema sa solo che il punto di lavoro deve essere regolato per evitare lo stick-slip se viene rilevato un danno, ma non in che misura. Se la correzione è troppo piccola, il danno meccanico è imminente. Se è troppo grande, i solidi in uscita dal decanter sono più umidi del necessario e aumentano inutilmente i costi energetici per l'essiccazione termica a valle.

Il compito è quindi quello di rilevare in modo affidabile la comparsa dell'effetto stick-slip e di controllarlo in modo tale da ottenere il miglior risultato di processo possibile tenendo conto dell'effetto stick-slip. Questo è esattamente ciò che GEA ha ottenuto con lo sviluppo del controllo attivo della coppia (ATC).

Soluzione GEA: correzione della velocità differenziale mediante controllo attivo della coppia Qui gli esperti di ricerca e sviluppo di GEA hanno svolto un lavoro investigativo: l'analisi dettagliata dei tipi di danno ha dimostrato che il fenomeno dello stick-slip doveva essere rilevato sulla trasmissione del decanter. Durante l'indagine, l'accoppiamento tra motore di scorrimento e riduttore è stato controllato visivamente utilizzando una telecamera ad alta velocità e uno stroboscopio.

I risultati hanno rivelato un'oscillazione visibile dei componenti del giunto generata da una coppia dinamica quando si opera in un punto di lavoro all'interno della regione di confine dello stick-slip. Per gli ingegneri GEA ciò ha significato lo sviluppo di un nuovo metodo di monitoraggio e controllo basato su sensori per rilevare con precisione l'insorgere di vibrazioni torsionali sul giunto e, a seconda della loro intensità, evitarle modificando automaticamente il punto di lavoro.