Как повысить производительность и сократить расходы на предприятиях пищевой промышленности посредством течеискания в системах подачи сжатого воздуха

При производстве продуктов питания и напитков сжатый воздух является четвертым по важности ресурсом после трех основных: воды, электроэнергии и природного газа. Стабильность этого четвертого ресурса зависит от заданного давления воздуха, поэтому даже небольшие течи могут приводить к дорогостоящим последствиям.

Давайте рассмотрим распространенные в пищевой промышленности виды воздушных течей, а также передовые методы и технологии их устранения.

Производители продуктов питания и напитков уделяют особое внимание течам сжатого воздуха, так как стабильность качества продукции критически важна для репутации бренда и соответствия нормативам. Это особенно важно, поскольку производственные предприятия проходят строгие проверки и должны соответствовать требованиям по предотвращению загрязнения пищевых продуктов.

На предприятиях по производству продуктов питания и напитков несколько воздушных компрессоров подсоединены с помощью труб и обеспечивают поток сжатого воздуха для перемещения продукции, работы пневматических инструментов и подачи жидкостей для различных целей при производстве, упаковке и очистке. Вот несколько примеров:

• Снеки и азотная воздушная подушка. Продувка азотом используется для наполнения пакетов и создания воздушной подушки для защиты хрупких снеков от повреждения. Кислород при этом использовать нельзя, так как он вступает в реакцию с пищевыми продуктами, особенно содержащими масла.
• Продукты питания и чистота. Сжатый воздух очищается и фильтруется для обеспечения безопасности пищевых продуктов и поддержания температуры точки росы газов под давлением, при которой исключается рост числа микроорганизмов.
• Удаление кожуры с фруктов и овощей. При подготовке к упаковке струя сжатого воздуха эффективно удаляет кожуру с фруктов и овощей. Сжатый воздух под высоким давлением также используется для резки продуктов питания, что обеспечивает более высокий уровень чистоты по сравнению с ножом или лезвием.
• Пивоваренные предприятия, ферментация и розлив. Сжатый воздух повышает уровень кислорода для завершения процесса бактериальной ферментации. Воздушные компрессоры снижают содержание остаточного кислорода во время розлива, а бутылки продувают углекислым газом и заполняют пивом с помощью пневматического оборудования. Пивоваренные предприятия работают в теплой среде, поэтому системы более уязвимы к течам.

Течи воздуха в любой момент могут замедлить производство, повлиять на качество продукции, безопасность, вызвать загрязнение или привести ко всем этим проблемам одновременно, Всё это отрицательно сказывается на итоговой прибыли.

Невидимые расходы из-за течей сжатого воздуха

Сжатый воздух и газы должны находиться под определенным давлением для достижения заданных параметров производства и показателей качества, при этом многие предприятия включают течи воздуха в эксплуатационные расходы. С точки зрения потерь электроэнергии такие затраты могут быть высокими, но зачастую течи неявным образом сказывается на других показателях, например эффективности работы, качестве продукции и времени простоя.

Согласно седьмому изданию Справочника по сжатому воздуху и газу (Compressed Air & Gas Handbook), опубликованному Институтом сжатого воздуха и газа (CAGI), «Течь диаметром ¼ дюйма (чуть больше 6 мм) в линии подачи сжатого воздуха может стоить предприятию от 2500 до более 8000 долларов в год. Выявление и устранение течей приведет к значительной экономии в зависимости от требований к давлению и расходов на электроэнергию».

Преимущества проверок системы сжатого воздуха

• Повышение эффективности благодаря регулярному техническому обслуживанию. Нерегулярное техническое обслуживание систем подачи сжатого воздуха может привести к потере 20–30% сжатого воздуха из-за одних только течей.
• Сокращение расходов. Падение давления часто ошибочно считают признаком неисправности оборудования, что ведет к дополнительным расходам на новые воздушные компрессоры.
• Сокращение простоев. Потеря производственного времени из-за падения давления или монтажа нового оборудования приведет к простою линии и растянет сроки производства. Расходы на незапланированные простои составляют в среднем 200 долларов в минуту, поэтому крайне важно избегать их.
• Повышение качества продукции. В случае недостаточного давления пострадает герметичность упаковки либо не будут соблюдены требования к консистенции или вкусу пищевого продукта.
• Повышение безопасности производимой продукции. Загрязнения, которые образуются из-за течей , ведут к высоким денежным расходам из-за брака и штрафов за несоответствие нормативам, а также к репутационным издержкам.
• Сокращение выбросов углекислого газа. Системы с течами воздуха и газов становятся менее эффективными, что влияет на объем выбрасываемого предприятием углекислого газа и препятствует достижению высоких показателей в области устойчивого развития и экологической безопасности.

Интенсивность течи сжатого воздуха для предприятия рассчитывается по следующей Формуле: Утечка (%) = (T x 100) ÷ (T + t), где T — время загрузки (в минутах), t — время разгрузки (в минутах).

Если система подачи сжатого воздуха оснащена органами пуска/останова, запустите компрессор, когда нагрузка на систему отсутствует — это можно сделать по окончании рабочей смены. Затем снимите несколько показаний во время работы компрессора, чтобы определить среднее время разгрузки системы.

Методы выявления и устранения воздушных течей

Первый шаг в рамках управления производственными процессами и расходами — найти источник течи. Ниже приведен список распространенных точек утечки:

• Конденсатные ловушки
• Муфты
• Фитинги
• Фланцы
• Узлы Фильтрации, регулирования и смазки
• Шланги
• Прокладки
• Пневматические сборные баки
• Быстросъемные соединения
• Резьбовые трубные соединения
• Трубки
• Клапаны

Воздушные течи — это серьезная проблема из-за их распространенности и трудностей с выявлением. После обнаружения и устранения одних течей, как правило, возникают новые. Это происходит в результате штатного износа системы.

Невозможно устранить каждую отдельную течь, однако можно уменьшить их общее число благодаря специальной проверке стандартными инструментами обнаружения. По результатам проверки выявленные течи помечаются бумажными бирками. Ниже представлены четыре стандартных метода течеискания:

1. По звуку. Шипящий звук указывает на крупные течи, так как без специального оборудования слышен лишь уровень звука выше 60 дБА. На большинстве предприятий достаточно шумно и зачастую необходимо использовать средства защиты органов слуха, поэтому прислушиваться к течам нужно во время перерывов в производстве — между сменами, в выходные дни или во время планового технического обслуживания.
2. Обмыливание. Технические специалисты распыляют мыльную воду на участки со слышимыми течами, и в месте течи появляются пузыри. Этот метод времязатратный, не отличается высокой точностью и требует последующей очистки, так как распыление мыльной воды создает опасность поскальзывания. На некоторых объектах с обеспечением чистоты и защитой от загрязнений использовать этот метод запрещено.
3. Ультразвуковое течеискание. Во время остановки производства технические специалисты надевают наушники и сканируют потенциальные места течей с помощью параболического или конусообразного приспособления. При обнаружении шума, указывающего на течь, технический специалист берет в руки устройство в форме стержня, которое должно находиться на расстоянии нескольких сантиметров от течи, чтобы ее можно было точно выявить.
4. Помощь внештатных экспертов. Инженеры и другие эксперты обычно привлекаются раз в год для экономии средств и сокращения простоев. Они используют стандартные методы, при этом ремонт и проверки выполняют штатные технические специалисты.

Эти методы не гарантируют отсутствие ошибок и в большинстве случаев требуют остановки производства, что приводит к потере времени и денег.

Проверка на наличие утечек сжатого воздуха позволила компании по обжарке кофе быстро понять, как сэкономить электроэнергию на 10%

Инженеры проекта в компании по обжарке кофе приняли участие в пробном исследовании с использованием технологии промышленной акустической визуализации. Условия эксплуатации на этом предприятии обычно приводят к возникновению большого количества течей. Проверка показала, что компания может экономить более 10% потребляемой электроэнергии в год благодаря новому течеискателю.

На предприятии площадью 300 тыс. кв. футов расположены зона для обжарки и упаковки кофе, зона для влажной обработки кофе, зона для смешивания и упаковки чая. Все операции требуют надлежащего давления воздуха для эффективного выполнения процессов, при этом использовать стандартные методы обнаружения утечек невозможно.

Скорость используемого на предприятии сжатого воздуха в среднем составляет от 1000 до 1600 куб. футов в минуту (куб. футов/мин). Система сжатого воздуха компании, состоящая из пяти воздушных компрессоров общей мощностью 585 л. с., обеспечивает работу системы автоматизации и трубопроводов для подачи сжатого воздуха в систему производства азота. Азот используется для повышения качества кофе. Кроме того, инертный газ используется для смешивания чая.

С помощью визуально-акустического течеискателя Fluke ii900 команда увидела возможность сэкономить электроэнергию на 10%, что соответствует одной из целей повышения уровня устойчивого развития. Новый подход также показал, как бригада может упростить процесс обнаружения воздушных течей, что позволит инженерам проекта продолжать работу над продукцией без длительных простоев для устранения течи.

Посмотрите на воздушные течи по-новому через визуально-акустический течеискатель

Портативный промышленный визуально-акустического течеискатель упрощает выявление течей, которые финансово сказываться на работе предприятия.

Течеискатель Fluke ii900 позволяет выявлять и просматривать на ЖК-экране воздушные течи в режиме реального времени посредством процедуры «наведи и снимай», для проведения которой не требуется специальных навыков. Большинство пользователей смогут начать работу с прибором уже через 10 минут. Кроме того, технические специалисты могут быстро работать на безопасном расстояния от работающего оборудования. Также устройство облегчает поиск течей в труднодоступных местах и различение нескольких течей в одной и той же зоне.

Матрица портативного прибора состоит из сверхчувствительных микрофонов, которые обнаруживают звук как в диапазоне человеческого слуха, так и в ультразвуковом диапазоне, а также позволяют увидеть звук. Затем устройство применяет к результатам запатентованные алгоритмы и мгновенно создает на экране визуальную карту течей. Изображение течи накладывается на изображение участка в видимом диапазоне, что позволяет операторам быстро выявить место течи.

Прибор Fluke ii900 также можно использовать для проверки качества ремонта. Фотографиями или видео можно поделиться в режиме реального времени, чтобы обсудить их с коллегами. Полученные изображения исключают необходимость в подъеме на лестницы или маркировке течей посредством хрупкой физической бирки.

Как сократить расходы из-за скрытых воздушных течей

Неважно, используете ли вы стандартные или новые методы обнаружения, главной задачей остается исключение скрытых расходов и потерь воздуха из-за течей. Ниже приведены некоторые передовые методы.

• Используйте системный подход. Зачастую при устранении утечки давление в системе увеличивается, что создает из небольших утечек крупные и влияет на всю систему. Сопровождайте изменения использованием общих стратегий эффективного расхода электроэнергии и внедрением более надежных систем управления. Обеспечить дополнительные капиталовложения может быть затруднительно, но, как правило, это приводит к экономии электроэнергии, что значительно сокращает время окупаемости.
• Проводите регулярный контроль. Регулярный контроль — чаще обычных ежегодных или ежеквартальных проверок на утечки — экономит время, средства и ресурсы в долгосрочной перспективе, даже если необходимо останавливать работу оборудования. Новая технология визуализации позволяет сконцентрироваться на течах и оперативно устранять их, не теряя критически важного производственного времени.
• Подтвердите основные причины падения давления. Падение давления может быть ошибочно принято за признак неисправности оборудования. В этом случае проверки на наличие течей и их устранение могут сэкономить тысячи или сотни тысяч долларов и позволить мгновенно восстановить производственную мощность без дополнительных капиталовложений.
• Выполняйте регистрацию, отслеживание и проверку с течением времени. Важно точно регистрировать места утечек. Обычно именно в этих уязвимых местах возникают новые утечки, поэтому необходимо регулярно осматривать такие зоны. Регистрация информации в режиме реального времени позволяет легко обмениваться данными и использовать их для обеспечения организованного подхода к процессу проверки. Выполните проверку вскоре после ремонта, чтобы определить, устранены ли течи или они потребуют дополнительного внимания.