Optimering af vakuumpumper
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Navn: Jimmi Lund Lyngsø Simonsen
Studienummer: a10574
Titel: Optimering af vakuumpumper
Projekttype: Bachelorprojekt
Uddannelse: Maskinmester
Uddannelses sted: Århus Maskinmesterskole
Vejleders navn: Per Byskov
Afleveringsdato: 16-12-2013
Fagområde: Optimering, Termodynamik og Reguleringsteknik
Rapportens omfang: 91.095 tegn incl. mellemrum (37,95 normal sider)
Kilde til forsidebillede: Eget arkiv. På billedet ses termoformmaskinen fra siden.
Antal bilag: 10
Antal sider: 68
Underskrift:________________________________________________________________________
~ 2 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
IndholdAbstract.................................................................................................................................................5
0 Forord.................................................................................................................................................6
1 Indledning...........................................................................................................................................6
1.2 Problemstilling............................................................................................................................7
1.3 Problemformulering.....................................................................................................................7
1.4 Afgrænsning................................................................................................................................8
1.5 Metode og teori............................................................................................................................8
2 Testudstyr...........................................................................................................................................9
2.1 PI - Diagram over forsøgsstanden til test af termoformmaskinen................................................9
2.2 Kistlers datalogger.....................................................................................................................11
2.3 Varmestrålings måling, lydmåling og distance måling..............................................................12
3 Termoformmaskinen........................................................................................................................13
3.1 Vakuumpumpens funktion i termoformmaskinen......................................................................14
3.2 Vakuumpumperne repræsenteret i fabrikken.............................................................................14
4 Kvalitetskontrol................................................................................................................................16
4.1 Kvaliteten af bakkerne der bliver produceret.........................................................................16
5 Analyse af problemerne ved termoformmaskinen............................................................................17
5.1 Analyse af vakuumpumpen med henblik på trykket..................................................................17
5.2 Analyse af vakuumpumpen med henblik på effekt optaget........................................................18
5.3 Fysiskbelastning ved løft af vakuumpumper..............................................................................19
5.4 Analyse af olielækage fra vakuumpumperne.............................................................................21
5.5 Vedligeholdelses omkostninger ved vakuumpumperne.............................................................22
5.6 Varmestråling fra vakuumpumpe...............................................................................................23
5.7 Analyse af støjgenerne i produktionen.......................................................................................25
6 Undersøgelse af termoform maskinens arbejdsforhold.....................................................................28
6.1 Undersøgelse af termoformmaskinen ved anvendelse af teststand.............................................28
6.2 Test af termoformmaskine v. forskellige tryk............................................................................30
6.3 Test af termoformmaskinen v. forskellige Flow........................................................................31
6.2 Testresultaterne..........................................................................................................................32
6.5 Analyse af kurve........................................................................................................................34
7 Valg af løsningsmetode....................................................................................................................36
7.1 Analyse af Centralvakuum system.............................................................................................37
~ 3 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7.2 Dimensionerings grundlag.........................................................................................................37
7.3 Beskyttelse af pumperne...........................................................................................................41
7.3.1 Styringen til beskyttelse af pumperne.................................................................................42
7.3.2 PLC anvendt i praksis.........................................................................................................43
7.4 Vakuumcentralens opbygning...................................................................................................44
7.5 Styring af vakuumcentralen.......................................................................................................44
7.6 El – Besparelsen ved centralvakuum system.............................................................................45
7.7 Analyse af frekvensregulerede pumper......................................................................................46
8 Konklusion.......................................................................................................................................48
9 Perspektivering.................................................................................................................................49
Bibliografi............................................................................................................................................50
Bilag.....................................................................................................................................................51
~ 4 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Abstract
This bachelor project concerns the opportunities, of optimization of the vacuum pumps in the
production of Færch Plast.
Enter completing the 5th semester of the marine and technical education, I started my internship in the
fall of 2013 at Færch Plast A/S in Holstebro. My supervisor and I, hat an interview about what would
be interesting to write as my bachelor project.
In the mean time, while I was at the internship, I noticed the black smith talked about the vacuum
pumps. I then interviewed the black smiths, who could tell me that the vacuum pumps gave them a
hard time. Not only was the pressure weary unstable, when the machine was driving. But the vacuum
pump was also installed in such way that made it very hard to repair when it was required. It was also
noticed the heat from the pumps made a contribution to heat in the production. These facts made it
clear that there was a problem in hand, and there could be a project for me. I then studied the facts and
made the fact that I had a project in hand. I also noticed that the vacuum pump was driving at a 100%
power when the thermoform machine was driving, according to the engineer who has the
responsibility for the vacuum pumps in the production that should not be the case. But after
measurements of currents in the pump, there was no doubt, the pump was driving 100% all time. Then
it was clear, a project was to be made. I then made a drawing for a test equipment. An equipment how
would give the pump the best opportunities to maximizes the potential of the pump. Then it was
possible to link up an ammeter, and a frequency converter to the pump. The data flow was now
logged to the computer by Kistler’s Data logger. It was now possible to see how much power from the
pump was required.
The result was very good because there was a clear sign that the line of pressure, fore where the
product could no longer be approved. It was way higher than expected and it was now possible to
make some calculation of how it was possible to give the pumps maximum driving effort relative to
the absorbed power. By studying the possibilities for the vacuum pumps, I came across the option of
moving the pumps away from production, and make a vacuum central. This option was made possible
by Busch vacuum system, which came up with the tools to make a station to provide the Thermoform
machines with the vacuum they need. This way, it is possible to remove the problems, in the
production with the vacuum pumps, to a place where it will no longer be a problem. The heat from the
pumps is out of the production, the possibility of designing the vacuum central, so it won´t give the
blacksmith, the amount of problems when maintenance has to be done, or a simple oil change. The
sound level in the production will hopefully be minimized, and the environment will also be
improved.
~ 5 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
0 Forord
Dette projekt omhandler optimering af vakuumpumperne på Færch Plast A/S, Holstebro. For at forbedre arbejdsklimaet i produktionen og nedsætte effektforbruget.
Jeg vil gerne takke Færch Plast A/S, Holstebro, for deres altid velvillige hjælpsomhed og imødekommenhed, både i forbindelse med min praktik tid, men også under arbejdet med denne rapport. En særlig tak skal lyde til produktions chef Leif Byskov Larsen, Færch Plast A/S, Holstebro, som gjorde det muligt for mig at komme i Bachelorpraktik på Færch Plast A/S, Holstebro.
Kildehenvisninger er hele vejen igennem opgaven koblet sammen med den tilhørende sætning. Kildehenvisningen kan være et link til en webadresse eller en bog med et sidetal, som er brugt i den givende sammenhæng.
1 Indledning
Min bachelorpraktik er gennemført på Færch Plast A/S, Holstebro, som producere emballageplast til
fødevare industrien. Virksomheden har 350 ansatte, heraf udefrakommende elektrikere,
rengøringsfolk, procesoperatører, samt smede i produktionen. På kontoret er der 6 maskinmestre,
ansat til at varetage produktionen, samt personalepleje. Virksomheden har en søster fabrik, i England,
og i Tjekkiet.
Fremstillingen af emballage, starter i en såkaldt ekstruder hvor plastolien bliver knust og smeltet om
til plastruller. Disse plastruller, bliver fremstillet i forskellige, tykkelser, farver og størrelser. Rullerne
har en vægt på mellem 500 kg og 1500 kg. Herefter bliver plastrullerne sendt igennem
termoformafdelingen, som opvarmer plastolien, til en temperatur som gør det muligt, at forme
plastfolien til det, som vi kender fra supermarkedets kølediske, som de plastik bakker der for
eksempel indeholder fersk kød. Færch Plast A/S, Holstebro producere på årsplan ca.1,4 mia. bakker.
Denne Bacheloropgave, er skrevet for at se på hvordan man kan danne grundlag for optimering af
vakuumpumperne i termoform processen. Vakuumpumpens funktion, er at suge plasten ned i formen,
under termoformningen. Der er nogle forskellige gener ved, at have vakuumpumperne i proces hallen,
såsom støj, varme og dårligt indeklima. Når maskinen kører, arbejder pumperne 100 % af deres
kapacitet, hvilket sker uden nogen form for regulering.
På denne baggrund, forsøger denne rapport at skabe muligheder for at optimere anvendelsen af
vakuumpumper i processen. Undersøge hvorvidt det er vakuumpumperne der har skylden, eller om
der er andre vinkler på problemet. For herefter at, argumentere fordele og ulemper for den enkelte
løsningsmetode.
~ 6 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
1.2 Problemstilling
Luften i produktion er meget dårlig, trods kraftig ventilation, dette medfører et meget dårligt
arbejdsmiljø, som ofte bliver beklaget af medarbejderne på Færch Plast A/S, Holstebro. Det er en
daglig gene for medarbejderne, som går i produktionen i op til 12 timer om dagen, kun afbrudt af de 2
pauser der er på et skiftehold, nemlig formiddagspausen og middags pausen. Det ønskes undersøgt om
vakuumpumperne eventuelt bidrager væsentlig til det dårlige arbejdsklima i produktionen.
Grundet det meget høje lydniveau, er personalet i produktionen nødsaget til, at gå med høreværn.
Lydniveauet i produktionen overstiger langt det tilladelige støj niveau som arbejdstilsynet foreskriver.
Nemlig mellem 75-80 dB for vedvarende støjbelastning der kan medføre, alvorlige hørerskader
(http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/arbejdets-udforelse/d-6-1-stoj.aspx), dette er en
gene for medarbejderne, da det er psykisk hårdt, at arbejde under sådanne forhold.
Når der skal laves reparationer på vakuumpumperne, er der generelle problemer ved, at udføre,
reparationer på termoformmaskinen.
Termoformmaskinen er bygget meget kompakt, hvor der ikke er ofret meget opmærksomhed til
eventuelle reparationer og dem der skal foretage disse. Der er tale om snævre rum og når pumper skal
skiftes kan dette kun ske ved, at løfte pumpen ud af maskinen. Pumpen der er placeret inde under
varmekassen gør, at når smeden skal skifte pumpen, skal han bøje sig ind over pumpen, og trække i
pumpen for så, at kunne løfte den 40-50 kg tunge pumpe over på reparationsbordet og videre ind på
værkstedet sådan, at arbejdet på vakuumpumpen kan udføres.
Der er en stor arbejdsbyrde i forhold til vedligeholdelsen af pumperne. Vakuumpumperne står inde i
termoform maskinen, som står fordelt ud over hele Færch Plast A/S, Holstebro. Antallet af
vakuumpumper ca. 24 timers arbejde for en mand om ugen for, at udføre, disse opgaver. Dette ønskes
nedbragt, da det er mange timers arbejde og det ses gerne fordelt på andre gøremål i produktionen.
Når maskinen arbejder, bliver vakuumpumpen automatisk startet og kører ved 100 % ydelse. Det er
ønsket at undersøge om det er optimalt for pumperne, at køre ved disse forhold, eller om der eventuelt
kan laves en regulering af vakuumpumperne.
1.3 Problemformulering
Hvordan skaber man et optimeringsgrundlag for vakuumpumperne i processen.?
Hvordan fjerner man de gener der måtte være ved vakuum pumperne.?
~ 7 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
1.4 Afgrænsning
Denne Rapport vil forsøge at skabe grundlag for en optimering af vakuumpumperne i produktionen.
Der vil under denne analyse, være flere aspekter der ikke bliver belyst:
Omkostninger ved omlægningen af produktionen, samt investeringen af de nye vakuumpumper og
rørføring.
Tilbage betalings tiden for investeringen.
Sikkerheden omkring ombygningsfasen og Arbejdspladsvurderingen omkring vakuumcentralen.
De måle usikkerheder der måtte opstå underforsøget og diverse målinger i produktionen.
Problemstillinger omhandlende tryk og flow bliver igennem opgaven behandlet som statiske
processer. Den øvrige styring af termoformmaskinen vil ikke blive nærmere behandlet i opgaven.
1.5 Metode og teori
Først laves en beskrivelse af hvordan pumperne arbejder i dag samt i hvilket arbejdsområde. Ved at
analysere på pumpekarakteristikken kan pumpernes tryk og effektoptag vurderes. Det er medvirkende
til at give et billede af om pumperne kører under optimale forhold.
For at finde ud af hvor problemet med vakuumpumperne ligger vil der blive foretaget en analyse, som
kan belyse de problemer der måtte være. Disse data er indhentet med, amperemeter, pressostat og en
teststand som en konstrueret af undertegnede og Produktions chef, Leif Byskov Larsen, Færch Plast
Holstebro A/S med 14 års erfaring i virksomheden.
Termoformmaskinen skal leve op til nogle meget store krav omkring kvalitet, derfor vil dette emne
blive belyst. Dette for at, give et billede af de krav der stilles til termoformmaskinen og det indbefatter
vakuumpumpen.
Der vil herefter blive optaget data fra alle maskiner omkring trykket og effektoptaget. Dette for at få
en grundlæggende forståelse for hvor trykket ligger når vakuumpumperne arbejder.
For at undersøge om pumperne kan optimeres i forhold til tryk og flow, vil der blive gennemført en
test som kan belyse mulighederne for optimering af vakuumpumperne. Denne test vil blive
gennemført i samarbejde med Produktions chef Leif Byskov Larsen, Færch Plast A/S, Holstebro.
Bruno M Pedersen, Busch vakuumsystem, Ry, 6 års erfaring og Lars Ølgaard, teknisk koordinator,
Færch Plast A/S, Holstebro, med 16 års erfaring. Dette for at sikre testens validitet og troværdighed i
forhold til hvilken maskintype der er tale om, folietypen, temperaturer, hastigheden gennem
varmekassen, trykket fra trykluften og taktslaget. Der vil herefter blive foretaget en analyse af test
data og undersøgt om disse data kan give et billede af om der kan optimeres på vakuumpumperne.
Under denne test vil der blive anvendt Kistlers datalogger. Det er et udstyr der kan registrere data, i
form af tryk, flow, temperatur, hastigheder, som alt sammen kan bruges til indregulering af
~ 8 ~
Figur 2.1 PI – Diagram over teststand Kilde: Egen Produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
termoformmaskinen. Det er dog kun tryk der vil blive logget under denne test. Disse data kan herefter
videre behandles gennem Excel.
Der vil efter denne test kunne dannes et solidt billede af hvorvidt der er mulighed for optimering af
vakuumpumperne og deres arbejdsområde.
Logningen af disse data er foretaget under en test kørsel midt i oktober 2013, hvor undertegnede og
operatør med flere års erfaring og godt kendskab til termoformmaskinen har været til stede.
Herefter foretages valg af løsningsmetode som på sigt kan optimere vakuumpumpernes drift og
forbedre arbejdsmiljøet i produktionen.
2 Testudstyr
Begrundelsen for dette særskilte kapitel skal findes idet testudstyr der er blevet anvendt under
forsøget til indhentning af data til projektet. Samtidig skal det give en vurdering omkring validiteten
af de data der er blevet indhentet gennem anvendelsen af dette udstyr, som skal skabe grundlaget for
den videre behandling af optimeringsopgaven.
2.1 PI - Diagram over forsøgsstanden til test af termoformmaskinen
~ 9 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Gennem et samarbejde med produktionsteknisk afdeling på Færch Plast A/S, Holstebro og Busch
Vakuumteknik, Ry, var det under praktikken muligt at opbygge en teststand, som kunne give et godt
og solidt grundlag til vurdering af pumpernes arbejde. Denne teststand er bygget for at skabe basis, til
viden om pumpernes, arbejdstryk og flow. Under beslutningsprocessen omkring opbygningen af selve
teststanden, kom Bruno M Pedersen, Busch vakuumsystem, Ry, uddannet maskiningeniør med 6 års
erfaring med vakuumpumper, ind omkring ønsket om at montere en ekstra buffer. Formålet med
denne ekstra buffer, skulle være, at stabilisere trykket og simulere et centralt vakuumsystem. Dette
ønske blev imødekommet i form af en ekstra buffer. Selve opbygningen, er sat sammen af enkelt
komponenter som er listet op nedenfor. PLC styringen af systemet, er programmeret af undertegnede
og skal hjælpe vakuumpumpen, sådan at skulle der ske lækage bliver pumpen ikke overbelastet.
Nr. 1 Buffertank: sidder på TF maskinen, som standard og hjælper vakuumpumpen.
Nr. 2 Ekstra buffertank: for at stabiliserer trykket og simulering af centralvakuumsystem.
Nr. 3 Drøvle ventil: formålet med denne ventil, er at drøvle vakuumpumpen.
Nr. 4 Tryktransmitter: måler trykket ved vakuumpumpen.
Nr. 5 Effektmåler: der måles med amperemeter, men det kan omregnes til effekt.
Nr. 6 Overtryksventil: anvendes i tilfælde af, at trykket fra trykluften, overstiger den kapacitet vakuumpumpen kan levere.
Nr. 7 Frekvensomformer: regulere omløbshastigheden på Pumpen
Nr. 8 2/3 vejs ventil: skal bruges i forsøg 3. hvor ventilen skal sikre at vakuum anlægget ikke bliver kvalt.
Nr. 9 PLC og tryktransmitter: den runde cirkel repræsenter tryktransmitteren, som er forbundet til PLC´en, som er programmeret, til at aktivere ventil nr. 8 sådan at vakuumpumpen ikke kvæles.
Nr. 10 Til spædning af falsk: luft simulere et tryk fald, der kan opstå under folie skift eller utætheder.
Nr. 11 Motor og pumpe: el-motor til træk af vakuumpumpen.
Nr. 12 Termoform maskine: monteret med, P2274-1b værktøj. Værktøjet er valgt ud fra det mest vakuum krævende værktøj.
~ 10 ~
Billede 2.1. Kistlers Data logger Kilde: egen Produktion
Billede 2.2. Kistlers K-line pressostat Kilde: egen Produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
2.2 Kistlers datalogger
Kistlers datalogger: Dette udstyr (se billede 2.1) er grundlæggende en PC forsynet med en interface
platform indeholdende en række indgangsmoduler, som via et program kaldet ”dataflow” kan omsætte
forskellige følere/transmitteres signaler til en kurve. Altså en logning af de data som registres som en
funktion af tiden. Dette udstyr vil i denne sammenhæng blive anvendt til logning af, data fra tryk
transmitter, til videre behandling i projektet. Til måling af vakuum avendes, Kistler K-line pressotat.
Denne type (se billede 2.2) pressostat måler 0,2-10bar, atmosfærisk tryk. Med en nøjagtighed på +/-
0,5 %.
~ 11 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
2.3 Varmestrålings måling, lydmåling og distance måling
Ved undersøgelse hvor der anvendes længde, højde og brede vil der blive anvendt en afstandsmåler af
typen DistoTM lite5 se. Fig. 2.2 Ved afstande målt til og med 200 m, er nøjagtigheden 3mm.
Ved undersøgelse omkring varmestråling vil blive anvendt en Fluke Thermal imager Ti100. se Fig.
2.3.
Fluke TI100 er et infrarødt varme søgende kamera. Denne type kamera har en nøjagtighed på +/- 2
grader celsius eller +/- 2 %. Se bilag 2
Under analyse af støjmålinger, er anvendt en cel-24x sound level meter, som måler i dB. Denne
lydmåler, er anvendt i en afstand af en meter fra det objekt der støjer. Dokumentation på lydmåler kan
findes under bilag 1. (http://www.casellausa.com/store/page.cfm?pageID=795247454B)
~ 12 ~
Figur. 2.3 Fluke Thermal imager Ti100 Kilde: http://www.toolshop.co.za/uploadedImages/2013_03_11%2015_21_19.jpg
Figur 2.2 DistoTM lite5
Kilde: http://www.toolfastdirect.com/acatalog/info_tb74a.html
Figur 2.4 Cel-24x sound level meter Kilde: billede taget fra bilag 1.
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
3 Termoformmaskinen
For at skabe en forståelse, vil det blive forsøgt forklaret i dette kapitel, hvor og hvordan
vakuumpumpen arbejder i termoformprocessen. Det vil desuden blive forsøgt beskrevet hvordan
vakuumpumpen fungerer.
Selve termoformprocessen er ret simpel. Folie bliver varmet op til det punkt hvor det er lige ved at
krystallisere ca. 170 grader celsius. Dette sker igennem en varmekasse, hvor i der er anbragt kakler
som er opvarmet til ca. 450 grader celsius. Folien bliver ved hjælp af et kædetræk, der kører ind
gennem varmekassen, opvarmet til en temperatur som passer med at folien rammer den temperatur,
som gør at folien, lige præcis krystalliserer, men uden at den smelter. Hvis folien får for meget varme,
begynder den at smelte og hænge for meget, hvilket bevirker at folien ikke længere vil kunne styres
optimalt. Hvor meget varme folien kan optage og hvor hurtigt folien kører igennem varmekassen,
ligger i nogle undersøgelser foretaget af Færch Plast A/S, Holstebro. Folien bliver herefter kørt
indover en form, som i denne rapport vil blive refereret til som et værktøj.
Dette værktøj bliver lukket helt tæt sammen og folien bliver herefter presset ned i værktøjet.
Værktøjet består af en køleflade som får folien til at stivne således at man kan klippe den formede
bakke ud. Denne proces sker ved hjælp af ca. 6 bar trykluft og vakuum. Hele denne proces vil gennem
rapporten blive omtalt som en takt, altså takt tallet og dette måles i takter/min.
Dette er en noget forenklet forklaring af processen, men selve termoformningen, er præcis så enkel.
Opgaven i sig selv ligger i at opvarme folien til den bliver varm/blød nok, sådan at det er muligt at
forme den, men uden at den smelter.
Grunden til betegnelsen værktøj ligger i at alle forme har deres eget værktøjs nummer og i den daglige
tale refereres der altid til et værktøjsnummer. På Færch Plast A/S, Holstebro eksisterer der på
nuværende tidspunkt 1400 forskellige værktøjsnumre.
Det er dog ikke alle værktøjer der kører med vakuum, ud af de 52 maskiner der kører i processen, er
det de 40 af maskinerne, der kører med vakuum. De øvrige maskiner kører kun med trykluft, da folie
typen, i denne maskintype, ikke kræver eller behøver vakuum.
Trykket ved vakuumpumpene er forskellig alt efter hvilken maskine der er tale om. Det svinger fra
450 mbar, atmosfærisk tryk til 25 mbar, atmosfærisk tryk. En ting er fælles for alle pumperne, de
kører med 100 % af deres kapacitet, når der er produktion på maskinerne.
~ 13 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 14 ~
Figur 3.1. Bucsh R5 vakuum pumpe Kilde: Busch vakuumsystem, R5-0100 Brochure
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
3.1 Vakuumpumpens funktion i termoformmaskinen
Dette kapitel skal give læseren en overordnet forståelse af vakuumpumpens funktion i
termoformprocessen, samt fordele og ulemper ved de forskellige typer vakuumpumper der anvendes
på Færch Plast A/S, Holstebro. Disse oplysninger er hentet fra Bruno M Pedersen, Busch
vakuumsystem, Ry. Da Bruno arbejder med vakuumpumper til dagligt og har den tekniske forståelse
gennem udannelse, finder denne rapport han udsagn valid.
Som læsevejledning til dette kapitel, skal numre markeret med parentes anses som numre på figurerne
3.1 og 3.2 som i dette kapitel repræsentere illustration af vakuumpumperne. Under bilag 7 og 8. vil
katalog over de 2 vakuumpumper fremgå.
Vakuumpumpen leverer sammen med trykluft, det tryk som gør, at folien bliver presset ned i formen,
og er derfor en vigtig brik i processen. Vakuumpumpen, er placeret meget kompakt inde i
termoformmaskinen. Vakuumpumpen er placeret ca. 20 cm over gulvet under varmekassen, som er
placeret i ca. 1.5 m, over gulvet. En armeret slange, bliver ført op til bunden af værktøjet, hvor
rørføringen bliver lavet om til flere små slanger, som alle bliver ført rundt, til forskellige indgange,
hvor de kan suge i værktøjet. Disse slanger er armeret men en 3 mm jern streng, som snor sig rundt
inde i slangen. Denne foranstaltning sikre at slangen ikke klapper sammen, når trykket falder inde i
slangen. Vakuumpumpen transporterer herefter luften inde fra værktøjet ud, via endnu en armeret
slange, som går op til et udluftnings filter. Dette filter er til for at beskytte den atmosfæriske luft og
indeklimaet i proces hallen.
3.2 Vakuumpumperne repræsenteret i fabrikken
I dette kapitel vil der blive taget
udgangspunkt i R5 og Mink
serien, da det er disse to
pumpetyper, der kan findes i
processen. R5 vakuumpumpen er
den af disse to pumper som er
mest omkostnings tung og
kræver mest vedligeholdelse. Til
gengæld er pumpen meget stærk
og robust. Den er slidstærk og er ikke sart overfor vand.
~ 15 ~
Figur 3.2. Bucsh Mink vakuumpumpe KIlde: Busch vakuumsystem Mink Pumpe Brochure
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Den er olieomløbssmurt, som sørger for at tætne, køle og smøre pumpen, ved rotoren som på fig. 3.1
er repræsenteret ved (7). Her bliver luften suget ind via indslusningen, som ses ved pilen i toppen af
figur 3.1.
Funktionsbeskrivelse: Følger man pilen på figur 3.1 rundt kan det ses, at luften bliver trukket rundt,
sammen med rotoren og trykket mere og mere sammen for til sidst at være helt tæt. Luften bliver
herefter eskorteret over i olie sumpen som ses på figur 3.1. (11). Luften følger herefter pilen, som
kører igennem en olieseparator som er en slags filter, der har til opgave, at separere skidt, snavs og
olie fra luften, sådan at luften er så ren som mulig når den kommer ud i produktionshallen. Denne
type pumpe, har grundet sin tæthed, mulighed for at give et slut tryk på 1-20mbar, atmosfærisk tryk,
afhængig af hvilken størrelse der er tale om. Den har yder mere den fordel, at den er støjsvag. Ved
normal drift, kan der måles 65-67 dB når pumpen kører.
Mink pumpen se figur 3.2, er repræsenteret 2 steder på Færch Plast. Det er en tørt løbende og olie fri
vakuumpumpe. Det betyder i praksis, at der ikke er reel risiko for olie røg/tåge fra pumpens
udstødning, uanset driftsforhold eller vedligeholdelsestilstand. Den
kræver kun olie skift en gang årligt, rens/skift af filter samt tilstands
tjek på en mindre række punkter. Til gengæld kan Mink
vakuumpumpen ikke tåle vand, i så fald stopper den. Den kan ikke
levere lavere slut tryk end ca. 60-150 mbar, atmosfærisk tryk,
afhængig af udgave og størrelse, som kan findes i data katalog (se
Bilag 8).
Funktionsbeskrivelse: luften bliver suget ind i toppen, som det ses
via pilen på figur 3.2. via af de to rotorer. Via ydervæggen, slutter
rotoren tæt og danner på denne måde det undertryk, som senere
bliver kendt som vakuum. Hver rotor trækker luften med rundt,
som vist på pilene, på rotorne. Luften bliver herefter presset sammen i bunden og ned i udstødningen,
som er repræsenteret på figur 3.2 (4). Mink pumpen har den store fordel, at vedligeholdelses
omkostninger, samt vedligeholdelses timer holdes på et meget lavt niveau. Til gengæld er der en
meget stor støjgene forbundet med denne pumpetype og man kan forvente støjniveauer op imod 78-81
dB alt efter type og størrelse. Dette medfører derfor også, at pumpen skal være i en støjkasse for at
den må anvendes. Ellers kan det medføre alt for store gener for procesoperatøren, som arbejder ved
maskinen. Den helt store ulempe ved denne pumpetype, ligger i problemet med utætheder. Pumpen
kan ikke tåle vand, der er ganske enkelt ikke plads inde i pumpehuset. Derfor kræver den en form for
anordning som sørger for, at hvis der skulle ske lækage i værktøjet og der kommer kølevand med ud i
suge linjen, kan vandet ikke komme ned i pumpen. Denne anordning er dog en fabriks hemmelighed
~ 16 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
som leverandøren Illig ikke vil oplyse. Iillig er Færch Plast A/S, Holstebros leverandør af
Termoformmaskiner.
Disse pumpetyper findes i forskellige størrelser alt efter hvilke kriterier, der er tale om. Såsom
sluttryk, flow, vedligeholdelses omkostninger, samt støjniveau.
4 Kvalitetskontrol
Begrundelsen for dette særskilte kapitel er, at give læseren en forståelse af, hvor store krav der stilles
til emnerne der kommer ud af produktionen på Færch Plast A/S, Holstebro. Informationen der er
hentet til dette kapitel kommer fra Annette Hvam, kvalitetskontrol assistent, Færch Plast A/S,
Holstebro, som har 28 års erfaring med vurdering af emner fra produktionen.
4.1 Kvaliteten af bakkerne der bliver produceret
Kvalitets kontrollen på Færch Plast A/S, Holstebro er meget krævende og stiller store krav til
udstyret, på termoformmaskinen. Kontrollen af emnerne, sker under meget omfattende undersøgelser.
Af de 1400 forskellige værktøjer, der findes på Færch Plast A/S, Holstebro, har hvert enkelt værktøj
sit eget nummer og sin egen individuelle kontrol for at emnet kan godkendes. Denne kontrol bliver
gennemført af instrueret personale, som arbejder ved maskinerne til dagligt. Nedenstående er et
udpluk, af de procedurer som skal gennemføres for, at en ordre kan godkendes.
Kontrol af stableafstand: der anvendes en såkaldt stableafstands lære. Emnet placeres på en plan flade
i en stabel. Læren bruges ved radius udløb på alle fire sider. Hvis læren uhindret kan komme ind
mellem bakkernes kant er emnerne ok.?
Kontrol at der ikke er huller i bakkerne: Emnet placeres på en lys kasse, de tynde steder på bakken er
ok, så længe der ikke slipper klart lys igennem.
Til måling af godstykkelse: Der måles midt på bakkens langside. På varianter uden gravure måles også
midt langsiden. Denne kontrol kræver særskilt kendskab til proces udstyr, og vil derfor ikke
yderligere bliver kommenteret.
Kontrol af ensartet formnings/stabelhøjde: Man måler højen på stakken, og denne skal passe overens
med pakkevejledningen.
Ensartet materiale fordeling på siderne af bakken: Denne procedure kræver særskilt kendskab til
procesudstyr, og vil derfor ikke yderligere blive kommenteret.
Disse procedurer skal gennemgås, hver gang en ny ordre er færdig med produktion. Det er pakkerens
fulde ansvar at denne procedure bliver fuldt 100 %. Der findes dog medarbejdere der med flere års
erfaring, som kan vurdere en del af disse tests, ud fra øje mål og uden diverse test udstyr. Disse
~ 17 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
medarbejdere har minimum 5 års erfaring ved pakke linjen, for at være i stand til at kunne vurdere om
kvaliteten er i orden, uden at gennemgå alle procedure 100 %. Dette stiller store krav til termoform
maskinen, hvordan den kører ved de helt optimale omstændigheder. Temperaturen skal være ved det
optimale, da en temperatur svingning på folien på +/- 6 grader kan være nok til at emnet ikke bliver
godkendt. Form temperaturen i værktøjet, skal rammes meget påpasseligt, da risikoen for at folien
ikke slipper formen igen, er væsentlig. Derfor ligger presset på det korrekte tryk fra vakuum og tryk
luften også tungt.
Der vil under testforløbet blive rettet opmærksomhed på kvalitetskravene til emnerne når der bliver
omtalt en trykgrænse.
5 Analyse af problemerne ved termoformmaskinen
Dette kapitel er med henblik på, at give læseren en forståelse af de gener det har medført ved, at have
vakuumpumperne kørende ude i produktionshallen. Efter samtaler med operatører, smede, og
elektrikere, samt indhentet data, fra termoformmaskinen ved hjælp af målinger udført med
amperemeter og termograffisk kamera, som er beskrevet under kapitel 2. testudstyr.
Disse data vil i dette afsnit blive behandlet og analyseret for, at give et billede af hvor problemerne
ligger og om problemet eventuelt er vakuumpumpen eller om der er andre delelementer der bør
belyses.
5.1 Analyse af vakuumpumpen med henblik på trykketUnder bilag 4. kolonne. 6-7. er der lavet et skema, som kan give et overblik over de forskellige
maskiners, tryk og effektoptag. Det vil fremgå at pumperne kører ved meget forskellige tryk, altså der
er stor forskel på trykket de forskellige maskiner arbejder under.
Hvor nogle af maskinerne ligger mellem 80 mbar og 140 mbar atmosfærisk tryk, er der andre pumper
der ligger omkring 450 og 600 mbar atmosfærisk tryk. Dette giver en indikation af om trykket kan
være for lavt ved nogle maskiner. Det betyder at pumperne arbejder mere end nødvendigt og på denne
måde trækker mere strøm fra EL- nettet.
Ved analyse af skemaet under bilag 4. kan det konkluderes, at der ved nogle maskiner er stor forskel
på minimum og maksimum tryk, hvilket i praksis betyder at pumpen, skal arbejde langt mere for at
opretholde det lave tryk. Under bilag 4. ved kolonne 4. findes 26.05, ud fra denne, kan det i kolonne
6-7 findes en trykforskel på 360 mbar, atmosfærisk tryk. Disse tal giver en indikation om en hvis
ustabilitet i trykket, ved nogle af maskinerne. En anden mulighed kan være, at pumpen er af ældre
dato og kan have visse utætheder, som ikke er set eller ikke har været mulige for smede at reparere.
~ 18 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
På visse maskiner er dette forsøgt afhjulpet med en buffertank. En buffertank er en beholder på
mellem 250 og 500 liter, som tømmes for luft, sådan er der er vakuum i beholderen. Denne beholder
monteres mellem vakuumpumpen og værktøjet på maskinen. På denne måde, skaber man en større
kapacitet og hjælper pumpen. Luften skal stadig flyttes fra både værktøjet og bufferen. Men bufferen
gør at pumpen ikke bliver belastet så kraftigt som før. Denne ide er dog allerede ført ud i livet på
nogle maskiner. Se bilag 4. under kolonne. 4 hvor der findes en maskine der hedder 26.02, ud fra
denne maskine kan det ses i kolonne 6 og 7, at tryk forskellen er 100 mbar atmosfærisk tryk. Dette
kan skyldes bufferen, men en anden mulighed er dog også at pumpen er bedre vedligeholdt. Dataene
omkring trykket er optaget med et nyt manometer som er blevet monteret i stedet for det gamle. Dette
for at sikre at der ikke er for stor usikkerhed ved målingen. De fleste af de manometre der sider på
maskinerne er mere end 15 år gamle og derfor ikke af stor validitet. De felter som ikke er udfyldt, i
kolonne. 6 og 7. mangler data grundet manglende tilgang til slangen. Det ville simpelthen være for
farligt at kravle ned til slangen mens maskinen kører og det har ikke været muligt at montere
manometer mellem stop på maskinen.
5.2 Analyse af vakuumpumpen med henblik på effekt optagetI denne undersøgelse vil det blive forsøgt belyst, hvordan pumperne kører som situationen er i dag.
Denne undersøgelse bygger på data indhentet fra vakuumpumperne i processen og Bruno M Pedersen,
Busch vakuumteknik, Ry. Bruno M Pedersen har leveret materialet der kan findes på bilag 3. Denne
kurve glæder for en R50100F vakuumpumpe og er lavet til netop dette projekt.
Under bilag 5. er indhentet data for hvor meget strøm der bliver optaget fra vakuumpumpen som sider
i termoformmaskinen. Disse data er målt med et amperemeter med en usikkerhed på +-2 %.
Som beskrevet under afsnittet om termoformmaskinen, er netop et af problemerne at pumperne kører
konstant ved 100 % af kapaciteten hele året rundt og optager derfor max effekt. Der findes ingen
regulering til pumperne, de bliver blot koblet til, lige så snart maskinen starter. Det er aldrig blevet
undersøgt på Færch Plast A/S, Holstebro hvilket arbejdsområde pumperne arbejder ved. Det vil sige,
at der ikke findes nogen dokumentation for om pumperne, er i det optimale arbejdsområde.
Under bilag 3 kan findes en pumpekurve, som illustrer effektoptaget fra pumpen. Den nederste kurve
(AKSELEFFEKTET), har illustration af, optaget akseleffekt i kW op af Y-aksen og Nm3/h ud af X-
aksen. Analyse af dette viser, at pumpen når den arbejder under de givne omstændigheder, omkring
50-250 mbar, atmosfærisk tryk, optager pumpen væsentlig mere effekt end vakuumpumpen gør hvis
vakuumpumpen arbejder ved højere tryk.
Med sammenligning af den optagende effekt fundet under bilag 5. kan findes en virkningsgrad. De to
virkningsgrader er fundet ud fra bilag 5. under kolonne 4. 28.01 for den med højest virkningsgrad og
~ 19 ~
Billede 5.1.1 Vakuumpumpen I termoformmaskinen Kilde: Egen produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
26.01 for den med den dårligste. Hvor den bedste virkningsgrad kan findes til venstre og den dårligste
kan findes til højre.
η pumpe Høj virkningsgrad = 2,5 kW2,92 kW
=0,85 og η pumpe lav virkningsgrad = 2,5 kW4,85 kW
=0,51
Dette giver et klart billede af, at pumpernes virkningsgrad, bør kunne optimeres. Det kan gøres ved
enten at ændre trykforholdene eller se på vedligeholdelsen af pumperne. Disse to pumper er
fuldstændig ens hvis man ser på dimensionerne. Omkring trykket er det også, meget det samme, da de
10 mbar atmosfæriske tryk, ikke giver de store udsving på pumpekurven (se bilag 3).
Det giver anledning til at stille spørgsmålet, hvordan kan de to pumper køre ved så forskellige
effektoptag, når trykket er det samme? Ifølge smed jens Grønbæk (Færch Plast A/S, Holstebro, 25 års
erfaring) som har ansvaret for vedligeholdelsen af pumperne. Problemet kan være, at pumperne kører
ved 2 forskellige maskiner, som arbejder med forskellige værktøj og forskellig folie. Disse
omstændigheder er meget afgørende for hvor meget pumpen skal arbejde for, at opretholde det
ønskede tryk. Vedligeholdelsesmæssigt bør der ikke være noget at hente da de to pumper får lige
meget opmærksomhed. De er ligesom alle andre vakuumpumper på fabrikken, omfattet af det
forbyggende vedligeholdelsesprogram. Den eneste forskel på de to pumper er alderen, men der kan
også være en del af svaret der. Pumpernes virkningsgrad, afhænger meget af alle de løse dele der får
pumpen til at rotere. Lejer, pakninger og olie, bidrager alt sammen til pumpens ydeevne. Disse
komponenters tilstand, er det ikke nemt at vurdere, trods den omfattende vedligeholdelse, da pumpen
ikke har været åbnet længe. Det må derfor give denne delkonklusion at pumperne er meget afhængige
af alderen, hvilken maskinkonstruktion pumpen arbejder ved og det værktøj pumpen suger i. Som
tidligere nævnt, afhænger vakuumpumpens stabilitet af hvor hårdt den bliver belastet.
5.3 Fysiskbelastning ved løft af vakuumpumper
Under praktikopholdet, er det kommet på tale, at der har været del
arbejdsulykker, som har medført sygdom og eller, arbejdsskader i
forbindelse med arbejde på eller med Vakuumpumper. På billede 5.1.1 kan
ses hvordan Vakuumpumpen er placeret i termoformmaskinen.
Dette kan skyldes at der er tale om en forkert arbejdsstilling når, der skal
arbejdes på vakuum pumperne, når pumpen er inde i termoform maskinen.
Pumpens placering gør at der kan komme uheldige eller ubehagelige
arbejdsstillinger, som kan medføre senere problemer for mekanikeren. Når
~ 20 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
pumpen skal tilses eller der skal foretages en reparation, sker dette i de fleste tilfælde ved at sidedøren
på maskinen åbnes og mekanikeren bøjer sig ned for at arbejde.
Det sker at pumperne bliver så slidte eller får en defekt som gør at de skal udskiftes. Dette stykke
arbejde kræver at pumpen skal flyttes fra maskinen og ud i værkstedet. Men grundet det til tider høje
arbejdstempo, der kan være på fabrikken, sker der i nogle tilfælde at mekanikeren vælger at løfte
pumpen ud manuelt, altså med hånd kraft. Disse pumper, vejer mellem 30-40 kg, og er derfor uden for
kategori af hvad man må løfte som enkelt mand.
Denne problemstilling kan være et holdningsspørgsmål, eller en arbejdsmoral hos den individuelle
håndværker.
Hvis eksempelvis en pumpe skal skiftes, er der 3 fremgangsmåder for håndværkeren.
1. Der kan hentes et hejseværk som kan løfte pumpen op i den ønskede højde, herefter kan et
rullebord køres ind under pumpen. Pumpen sænkes herefter ned på rullebordet og pumpen
køres væk fra arbejdsstedet og ind på værkstedet til videre bearbejdning. Denne operation kan
tage op 60 min.
2. Pumpen skrues løs og afmonteres fra den øvrige del af maskinen og løftes væk med
håndkraft. Pumpen der vejer ca. 50 kg påvirker på denne måde håndværkeren med en stor
byrde i ryg og ben. Korrekt løfte stilling er ikke mulig i dette tilfælde, grundet den minimale
plads inde i selve termoformmaskinen se billede 5.1.1. Denne operation tager ca. 20-30
minutter, da der hverken skal installeres hejseværk eller hentes rulle bord.
3. Proceduren under punkt 2 kan følges men med den ændring at, man vælger at hente en
kollega, som kan bistå i løftet. På denne måde, er der to mands kraft til at løfte pumpen og
dermed også en hjælp, hvis der skulle ske noget uforudset. Det kan være problemer med
ryggen. Man kan risikere at tabe pumpen og får den ned over benet eller man kan risikere at
slå hovedet op i bjælken der holder varmekassen.
Holdningen blandt håndværkerne, går meget mod punkt 2. Da denne metode er hurtigst og nemmest.
Det er heller ikke altid der er en kollega i nærheden så derfor kan det blive en meget omstændelig
proces, når både kollega og hejseværk skal findes.
Da metoden under punkt 2 er skyld i de fleste rygskader, grundet det tunge løft, er det under APV
møde, blevet diskuteret hvorvidt det skal indskærpes at, tiden skal være der for installation af de
ønskede eller de nødvendige hjælpemidler, under arbejde med tunge løft. Dette for at undgå
arbejdsskader og arbejdsulykker.
~ 21 ~
Billed 5.2.1 automated guided vehicle (AGV) Kilde: egen produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Selve problemet kan lægge i et holdnings spørgsmål, medarbejderne imellem. Da det for nogle
personer kan anses som en fallit erklæring, at skulle bruge en kollegas hjælp til at løfte en
vakuumpumpe. Den slags var jo ikke noget problem for 10-15 år siden.
Trods en travl hverdag, ses det nu stadig som god arbejdsmoral, at udfører arbejdet på bedst muligt.
Det skal gerne ske sådan, at liv og lemmer ikke er i farer.
5.4 Analyse af olielækage fra vakuumpumperne
I dette afsnit vil det blive forsøgt belyst, de problemer det måtte være, når vakuumpumperne løber tør for olie.
Under denne analyse, vil der flere gange blive omtalt AGV (automated guided vehicle se billede 5.2.1). Dette er en førerløs truck, som er styret af signaler fra en computer. Disse trucks sørger for at de forskellige termoformmaskiner kommer af med alt det affaldsplast, der bliver kasseret under produktionen.
Når en termoform maskine løber tør for folie, begynder den at suge falsk luft.
Dette resulterer i at pumpen, begynder at lægge olie, denne olie løber ned i en
olie bakke. Men da bakken ikke har kapacitet til den volumen, der måtte
komme fra vakuumpumpen, vil olien løbe ned på gulvet. Dette er et stort
problem og det er meget farligt da det medfører stor risiko for skrid eller fald.
Dette gælder alle der færdes ude i proces hallen. Når olien løber ud og breder
sig på gulvet, kører AGVerne igennem denne oliepøl, sådan at olien bliver
spredt ud på arealet hvor AGVerne kører.
Da medarbejderne også færdes hvor AGVerne kører, er der en risiko for at medarbejderne skrider på
gulvet, som kan medfører stor skade på kroppen og efterfølgende sygefravær.
Dette må siges at have stor betydning og det kan derfor konkluderes at give Færch Plast A/S,
Holstebro problemer med sygefravær.
De forme, der anvendes i termoformmaskinen, kan risikere at være utætte. Det kan være en o ring, en
pakning eller en lille revne i formen. Dette medfører kølevand i formen og dermed vand i
vakuumpumpen, som ved det lave tryk, bliver omdannet til damp. Dampen kan ikke andet end
komme ud via udluftningsfilteret og dette medfører vanddamp i proces hallen. Denne vanddamp
forårsager, at der bliver et dårligt indeklima. Men endnu større er problemet når man ser på
vanddampen der bliver blandet med spildolien. Dette giver oliedampe og er en af årsagerne til olie
lækning på gulvet. Da olie karret bliver overfyldt og løber over, ender det på gulvet og løber ud på i
proces hallen, som beskrevet tidligere. Man kan argumentere for at man bør efterse formen, før de
tages i brug. Dette bliver også udført igennem klargøringen. Men der er visse usikkerheder omkring,
hvorvidt det bliver gjort omhyggeligt hver gang. Her ville det være passende, at gribe ind rent
~ 22 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
ledelsesmæssigt og pointere vigtigheden af, at denne proces/kontrol bliver gennemført grundigt hver
gang. Problemet er blot, hvis det ikke drejer sig om manglende flid, fra medarbejdernes side, men fejl
ved prøveudstyret, som gør at der sker fejl ved trykprøve testen.
Det kan være svært at finde den helt konkrete fejl ved denne undersøgelse, da der er mange
muligheder for hvor problemet opstår. Men faktum er at de oliedampe, der opstår ude ved pumpen,
giver et rigtig dårligt arbejdsklima.
5.5 Vedligeholdelses omkostninger ved vakuumpumperne
I dette følgende vil det blive forsøgt beskrevet, hvor meget arbejde der findes ved pumperne, som de
står i dag. Informationerne som bliver anvendt i det følgende, er indhentet fra Jens Grønbæk, smed og
reparatør, Færch Plast A/S, Holstebro.
Vakuumpumperne kræver at der går en mand rundt 3 dage i ugen og kontrollerer oliestand, og skifter
olie på de forskellige pumper. Dette kræver ca. 1 timers arbejde, at kontrollere alle vakuumpumperne,
dette indbefatter kun olie tjek. Hvis der skulle være andre uforudsete vedligeholdelses opgaver som
for eksempel, olieskift, filterskift, oliespild på gulvet, i tilfælde af lækage, skal der ca. afsættes en 1-2
timer, alt afhængig af, hvor store problemer dette medfører, men det er med sikkerhed mindst 1 time,
for hver opgave der måtte opstå. Det er meget forskelligt fra uge til uge, hvor mange timer der bliver
sat af til vakuumpumperne. Men ifølge reparatøren, ligger det på et sted mellem 6 og 20 timer om
ugen. Grunden til at det svinger så meget, er blandt andet, at pumperne følges under et meget stramt
vedligeholdelses program. Der kan som sådan være uger, hvor der er flere pumper, der både skal have
skiftet olie og oliefilter, mens der andre uger, kun er eftersyn.
Som det tidligere er nævnt, sker det ofte at der kommer vand i pumperne. Dette medfører vand og olie
dampe, som ender i en oliebakke, som ender med at blive fuld med tiden. Denne bakke har denne
reparatør også til opgave at tømme og det går der også ca. 1 time med.
Det betyder at en mand til tider er travlt optaget af pumperne og da den samlede stab af reparatører på
Færch Plast A/S, Holstebro, under termoform afdelingen er på 10 mand på daghold, er dette en byrde
som fabrikken gerne ser reduceret.
~ 23 ~
Billede 5.6.3. Jernplade over pumpe Kilde: termografik kamera
Billede 5.6.1 el-motor og pumpe Kilde: termografik kamera
Billede 5.6.2. Varmekasse Kilde: termografik kamera
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
5.6 Varmestråling fra
vakuumpumpe
Oplysninger omkring
ventilationssystemet på Færch Plast
A/S, Holstebro, er hentet fra Allan
Hannibal, Teknisk ansvarlig for
forsygning og procesudstyr, 6 års
erfaring på Færch Plast A/S,
Holstebro. Tankerne bag denne
undersøgelse, omhandler hvor meget
termiskvarme, vakuumpumperne
afgiver omkring de forskellige
termoformmaskiner. Billede 5.6.1 viser termostatisk billede af pumpe og el-motor. Dette billede viser
at vakuumpumpen har en overfalde
temperatur på 82.5 grader celsius.
Teorien er at varmekasserne varmer
folien op til 170 grader celsius. Det vil på denne baggrund teoretisk set, være det største bidrag til
udstrålingen af varme, men billederne viser noget andet.
Under denne undersøgelse, er anvendt et program, som kan give eksakte temperaturer på de givne
steder, som vil blive nævnt i undersøgelsen. Det er dog ikke muligt, at få disse temperaturer til at
figurere på billederne i rapporten.
Billede 5.6.2 viser at varmebalancen henover varmekassen, afgiver langt mindre varme end forventet.
Da kaklerne ikke er isolerede og kun har en jernplade til at holde på
varmen, ville man forvente større effekt tab op igennem jern pladen.
Dette skyldes at, over kakler inde i varmekassen er et lag blank
aluminium. Dette bevirker, at varmestrålingen der normalt, vil forsvinde
op igennem jernpladen, bliver reflekteret tilbage, ned på folien. Derfor
bliver jernpladen ikke varmere end disse 80-100 grader celsius. Dette
tiltag er kommet på baggrund, af virkningsgraden, som bliver betydeligt
optimeret. Da varmen som ellers ville forsvinde, bliver sendt direkte
ned på folien.
Det kan bringe en mistanke om, at varmestrålingen fra termoform
maskinen opvarmer pumpen. For at bekræfte denne teori, forsøges der
~ 24 ~
Billede 5.6.4. Luftfilter fra vakuumpumpe Kilde: termografik kamera
Billede 5.6.5. Indblæsning og udsugning i Hal I. Kilde: termografik kamera
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
at placere en jernplade henover pumpen, over til varmekassen, for at konstatere hvor meget varme,
der afgives fra varmekassen ned imod pumperne.
Resultatet er, at der af gives næsten ingen varme. Termografien (se billede 5.6.3) viser at jernpladen
bliver koldere og koldere jo længere der måles ind på midten. Lige præcis hvor midten rammes
begynder temperaturen at stige. Denne varme må være repræsenteret af vakuumpumpen, da der ikke
er andre varme aggregater i nærheden. Ved analyse af billedet ses, at omgivelsestemperaturen, er ca.
22,5 grader celsius. (se billede 5.6.3)
Den lave omgivelses temperatur skyldes et stort luftskifte i hele hallen.
Ventilationssystem har aggregat kørende 24 timer i døgnet og leverer
36000m3/h med en indgang temperatur, på 14,8 (se billede 5.6.5).
Luften udsuges med en temp. 26.8 grader C.
Hvilket giver:
ΔT = (26,8-14,8) = 12 grader C.
Cp26℃ = 0,915 kj/(kg*K) - ρluft=1,289 kg/m3
(Termodynamik, teoretisk grundlag, praktisk anvendelse, Eriksen B.A,
Grundtoft. S, Lauritsen A 2007. s.247)
Dermed fjernes der en effekt på:
Q = M * Cp * ΔT =kgh *m3
kg *
kjkg∗K *
hs *K =
1,15∗360003600∗1,289 * 0,915 * 12 = 98 kW
(Termodynamik, teoretisk grundlag, praktisk anvendelse, Eriksen B.A, Grundtoft. S, Lauritsen A
2007. S.19)
Dette betyder at rumtemperaturen holdes nede og
varmen fra de forskellige aggregater, flyttes fra
rummet. Det hjælper til et bedre arbejdsklima,
men det kan være svært at styre og det gør proces
hallen meget afhængig af, om ventilations
anlægget virker og kører optimalt. Dette kan
påpeges som et svagt punkt for processen, da det
kan blive så varmt i proces hallen, det bliver et
problem for procesoperatørerne. Men det betyder
~ 25 ~
Billede 5.7.1 Termoformmaskinen set fra siden Kilde: Egen produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
også at der er en stor varme mængde der ledes ud i det fri. H=6m* B=26,185m* L=85,9m
V=13501m3
Hvilket giver luft skifte på N-1= 36000 / 13501 = 2,66
Et andet syn, kunne være at se på luften der bliver fjernet fra formen. Denne luft vil være opvarmet af
støbeformen som er 170 grader Celsius men bliver også afkølet af køleformen der er 14 grader set ud
fra foliens temperatur som ligger om 150 grader. Det burde dog ikke have nogen betydning, da luft
der ekspanderer, falder i temperatur. Analyse af termografi (se billede 5.6.4) af udblæsningsfilter, er
konstateringen, at luften absolut ikke bidrager til den termiske belastning, hvilket bekræfter teorien, at
luften falder i temperatur, da den slipper ud ved atmosfærisk tryk. På billedet ses en max temperatur
på 27.8 grader C på filteret. Udblæsningsluften ligger på samme temperatur niveau. Konklusionen er,
at pumpen ikke bliver påvirket af termoformmaskinen. Dog må det påpeges at overfladen af
varmekassen er langt større end pumpens og el-motorens.
Denne undersøgelse må derfor konkludere at pumpens varmebidrag til temperaturen er væsentligt,
men ikke på højde med varmekassens. Denne konklusion findes på baggrund af teori om
varmetransmission for et overfaldeareal. Ф = α * A (t1-t2). (Termodynamik, teoretisk grundlag,
praktisk anvendelse, Eriksen B.A, Grundtoft. S, Lauritsen A 2007 s.209)
5.7 Analyse af støjgenerne i produktionen
Som forklaret i kapitel 2. Er der i denne undersøgelse anvendt cel-24x sound level meter. De følgende
målinger, er foretaget i en afstand af 1 meter, fra vakuumpumpen. Denne undersøgelse skal give et
billede af, om det er vakuumpumperne der er skyld i den støjgene der er ude i fabrikken, eller om
vakuumpumperne, har en stor andel i støjgenen. Undersøgelserne vil blive gjort på en sådan måde, at
maskinen i første omgang kører med vakuumpumpen og efterfølgende slukke pumpe, for at
konstatere om der er nogen forskel. På denne måde, vil termoformmaskinen under drift uden
vakuumpumpen, kun arbejde med trykluft.
Under målingen kan det konstateres at
termoformmaskinen under normal drift har et lydniveau
på 78,6 dB når alting kører. Vakuumpumpen har ifølge
fabrikantens dokumentation et lydniveau på 65 dB(se
bilag 7). Derfor må den bidrage til maskinens støjniveau.
Efter disse målinger, slukkes vakuumpumpen og der
køres igen nogle emner igennem, men nu uden
~ 26 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
vakuumpumpen. Det bliver nu konstateret at termoformmaskinen, uden vakuum støjer præcis det
samme uden vakuumpumpen altså 78,6 dB.
Forklaringen kan findes, hvis man ser på opbygningen af termoformmaskinen. Den er bygget op på en
sådan måde, at selve varmekassen, støbeformen og pakke linjen, er inde i en kasse. Denne kasse tager
en hel del af støjen fra termoformmaskinen. Kassen er lavet af plexiglasplader og jern med døre der er
lavet af en jernramme med plexiglas som rude. Dette indrammer selve termoformmaskinen og kan
derfor holde på en del af støjen. Det kan være forklaringen på, at den lyd der ellers måtte komme fra
vakuumpumpen, ikke slipper ud af termoformmaskinen. Den bliver standset af plexiglaspladen, som
sider foran vakuumpumpen. Plexiglaspladen der sidder foran vakuumpumpen, gør at man kan se ind
til vakuumpumpen, hvis dette skulle være nødvendig, uden at stoppe hele maskinen. Det er ikke
muligt at åbne dørene under drift, af sikkerhedsmæssige årsager. Hele konstruktionen af
termoformmaskinen, kan ses på billede 5.7.1.
Efter dette forsøg, blev der taget målinger i alle hallerne. Det primære mål var at konstatere hvad det
gennemsnitlige støj niveau ligger på.
Resultatet var, at ved de mest støjende områder, ligger lydniveauet på 85-90 dB og peak værdier ved
98 dB. Dette kan skyldes, at der tale om maskiner med pneumatiks styring. Denne styringsform gør
det noget sværere at styre trykket, når bakken bliver trykket ud. Derfor giver det en noget mere
belastende støj gene. De øvrige, nyere maskiner, er med servostyring hvor servomotoren kan styre
trykket og dermed også mindske støjgenerne. Den laveste støj måling ligger på 65 dB, dette er dog
kun en øjebliks værdi og er taget i hallen med de nyeste maskiner, hvor peak værdier er 78 dB som
forekommer når trykluften fra vakuumpumpen bliver lukket ud i det fri.
Det er oplyst af fabrikanten, at vakuumpumperne ikke overstiger 65 dB med mindre der er tale om
dårlig vedligeholdelse. Må det konstateres at det ikke er vakuumpumperne, der repræsentere den
største støjgene.
Den største støjgene ligger ved Mink pumpen, da denne pumpe type, ligger til 79 dB (se bilag 8). Da
denne pumpe type kun er repræsenteret 2 steder på fabrikken, hvor den ene befinder sig i en støjkasse
finder denne rapport det ikke retfærdiggjort at ofre disse to mere opmærksomhed.
Tankerne bag denne analyse, var arbejdsmiljøet omkring støjniveauet i Proces hallen og hvorvidt dette
overholder reglerne om støjniveau. Der er en del støj gener, rundt i fabrikken, som ligger meget højt
på dB skalaen. Ved en normal rundering ved termoformmaskinerne, er den gennemsnitlige støj målt
til 80.2 dB. Dette medfører større risiko, for hørerskader ved længere varende belastning, ifølge dette
link fra arbejdstilsynet.( http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/arbejdets-udforelse/d-6-
1-stoj.aspx).
~ 27 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Ud fra de undersøgelser der er gjort, kan det dog konkluderes, at vakuumpumperne ikke kan drages til
ansvar for støjgenerne. Det må være termoformmaskinernes, trykluft og støbeform, herunder
olietrykket, der sørger for at støbeformen, bliver løftet op og ned der er de største støjsyndere.
Målingerne er taget i en afstand af 1 meter fra vakuumpumperne. Der er dog en del fejlmargen, da der
er omgivelses støj, som vil forstyrre målingen. Dette må anses for en fejlkilde, men da processen ikke
kan lukkes ned så det kun er denne ene maskinerne der kører, må dette siges at være den bedst mulige
målingsmetode.
Desuden vil det give et noget forkert billede hvis man valgte at stoppe alle andre maskiner, for at måle
kun denne maskine. Da de operatører som går i proces hallen til dagligt, konstant er belastet af al form
for larm og støj, der kommer fra alle maskinerne og derfor giver det et mere realistisk billede at måle
når alle maskiner kører.
~ 28 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
6 Undersøgelse af termoform maskinens arbejdsforholdDet vil under dette kapitel blive undersøgt, om pumperne kan køre mere optimalt, hvis forholdene
ændres. For at kunne skabe et overblik og give et billede af, hvordan pumpen kører, i forhold til effekt
optag, tryk forskelle og stabiliteten af trykket vil denne undersøgelse vil blive gennemført gennem en
test, hvor selve testforløbet, omhandler tryk, flow og en styring til beskyttelse af pumperne. Tankerne
bag dette testforløb er at, fastlægge de vilkår pumpen arbejder under og om det eventuelt kan
optimeres.
6.1 Undersøgelse af termoformmaskinen ved anvendelse af teststand
Denne test vil kunne give nogle data med en rimelig validitet, som vil kunne anvendes til en videre
behandling af, hvilken metode der vil danne det mest optimale optimeringsgrundlag. Der køres i alt 3
tests, den første vil fortælle hvor højt et tryk anlægget kan køre med uden at bakkerne bliver kasseret.
Test 2 vil give et meget validt billede af, hvor langt ned i frekvens pumpen kan kører uden trykket
kommer over grænsen.
Der vil i det kommende kapitel, blive omtalt en trykgrænse. Denne trykgrænse er en værdi, som
repræsenterer den grænse, hvor emner produceret af termoformmaskinen, ikke længere kan
godkendes. Denne trykgrænse vil blive fastlagt under forsøg 1. Godkendelse af emner sker under
tilsyn af produktions ansvarlig Lars Øllgaard, Færch Plast A/S, Holstebro. Under kapitlet om
kvalitetskontrol, er det forklaret hvordan omtalte medarbejder, kan være ansvarlig for netop denne del
af forsøget.
Dette testforløb kan dog kun give et billede af hvordan dataene vil blive. Da det er umuligt at tage
højde for alle scenarier, under en test. Der køres under hele testen med samme folie, samme
temperaturer i varmekassen, samme takt tal, samme mængde trykluft i formen. Alle disse parametre
vil have en betydning, ved det færdige resultat. Alle termoform maskiner er forskellige og kører med
forskelligt tryk på trykluften. Temperaturen i varmekassen på de forskellige maskiner er forskellige,
grundet folietypen, da alle
folietyper er forskelligt og skal
opvarmes forskelligt for ikke, at
skade folien under opvarmningen.
Temperaturen i værktøjet er meget
forskellig, da det igen handler om
hvilken type folie det drejer sig
om. Ved nogle værktøjer er der
både varme og køling på. Dette
~ 29 ~
Figur. 6.1 Test stand Kilde: egen produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
påvirker igen folien og dermed hvor højt tryk der kan køres med, sådan at den færdige bakke, stadig
kan godkendes.
Der er stor forskel på hvilken folie type, der anvendes. For at vide hvor meget varme, tryk luft, og
køling der skal til, for at kunne konstatere hvor meget vakuum, der skal bruges for at skabe det
korrekte sug. Derfor køres der under denne test, med det mest krævende værktøj og den mest
krævende folie.
Den mest valide måde at kører en sådan test på, set fra denne rapports synspunkt vil være at køre en
test på alle maskiner. Da alle værktøjer, har hver deres driftsform og parametre som er specielt set ud
fra den type folie der køres med og hvilken maskine det drejer sig om. Men da denne rapport kun
ønsker, at stille et optimerings grundlag , vil der kun blive kørt denne ene test og ud fra disse data,
træffe beslutning om den mest optimale løsningsmetode.
Den valgte maskintype står som en standard af de maskiner, som er i produktionen på Færch Plast,
A/S Holstebro. Det er den maskintype der er vurderet til at kunne give det bedste billede af,
optimering i forhold til vakuumpumpen. Da den er installeret med lige netop det værktøj som har den
største overflade.
Selve testanordningen er bygget op af en vakuumpumpe og to buffer tanke, hvor den ene er standard i
alle termoformmaskiner og den anden vil være en simulation i forhold til det centrale vakuum system.
Drøvle ventilen skal sørge for at vakuum pumpen ikke bliver kvalt, hvis der skulle ske en lækage eller
et folie skifte. Trykmåleren ved bypass anordningen skal fortælle hvor lavt trykket må være ved de
givne omstændigheder. Mens trykmåleren ude ved Centralvakuum buffer simuleringen, skal give et
billede af hvad trykket må være under kørsel med anlægget, på den fælles linje.
Det er desuden ønskeligt, at se hvor stabilt trykket ligger i forhold til normal kørsel med kun en
buffer. Værktøjs nummer som kan ses på PI - Diagram, repræsentere den støbeform, som kræver mest
volumen, og dermed størst flow fra pumpen. Dette er for at skabe netop det scenarie som vil give
pumpen den hårdeste belastning. Når man ser på hvor mange kg luft der skal flyttes fra formen i
minuttet.
Temperaturen i varmekassen er forskellig fra maskine til maskine, grundet folie typen, da alle folie
typer er forskellige og skal opvarmes på hver deres måde for ikke at skade folien under
opvarmningen. Hvis man opvarmer folien for hurtigt gennem varmekassen, risikerer man at skade
foliens molekyler. Temperaturen i værktøjet er meget forskelligt, da det igen handler om hvilken type
folie det drejer sig om. Ved nogle værktøjer er der både varme og køling på. Dette påvirker igen
folien og dermed hvor højt tryk der kan køres med, sådan at den færdige bakke stadig kan godkendes.
~ 30 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
6.2 Test af termoformmaskine v. forskellige tryk
Som en læsevejledning til kapitel 6.2 og 6.3, vil de tal som er illustreret på figurerne 6.2 og 6.4,
være henvisende til hvor der måles tryk og strøm. Trykmåleren der repræsenterer kolonne 4. har
altså nummeret 4 og kan ses på figur 6.2 som et manometer.
Denne test laves, for at fastslå hvor højt et absolut tryk der kan køres med, hvor formning af
emner, ikke længere kan godkendes.
Følgende komponenter vil være inaktive under dette forsøg:
Drøvleventil 3. Tryktransmitter
9. Dog anvendes data fra
tryktransmitter, til logning af
maksimum og minimums tryk
mbar(a). Ventil stillingen 8 er
sat til den frie vej. Frekvens
omformer kører fast 60 Hz.
~ 31 ~Figur. 6.3 Test resultat af tryk forsøg. Kilde: egen produktion
Figur. 6.2 Test Stand Kilde: egen produktion
4 5 4 9mbar(a) Strøm (A) mbar(a)målt min/Max mbar(a)målt min/Max
100 150 200 10,2 190/200 231250 8,2 210/250 259300 8,2 290/310 334350 8,3 340/360 371400 8,3 390/410 439450 8,3 440/460 479600 8,4 590/610 631
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
6.3 Test af termoformmaskinen v. forskellige Flow
Denne test laves, for at fastslå hvor lavt et flow der kan køres med, hvor formning af emner, ikke
længere kan godkendes.
Følgende komponenter vil være inaktive under dette forsøg:
Falsk luft (10). 2/3 vejs ventil er inaktiv, og i fri vejs position(8).
~ 32 ~
Figur. 6.5 Test resultat af frekvens regulerings. Kilde: egen produktion produktion)
Figur. 6.4 Test Stand Kilde: egen produktion
7 4 9 5 9.1
Frekvens Min/Max tryk mbar(a)
Middel Tryk mbar(a)
Optaget EffektFlow
(m^3/h)Hz
60 210/250 247 4,1KW/8,3A 148
55 240/260 279 3,6KW/7,8A 135
50 260/290 Ikke registreret 3,2KW/7,5A
45 290/310 323 2,8KW/7,2A 110
40 325/355 362 2,3KW/6,9A 95
35 375/400 414 2,0KW/6,7A 65
30 440/480 472 1,7KW/6,6A 65
25 540/560 560 1,3KW/6,3A 55
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
6.2 Testresultaterne
Efter testen står det klart, at tryk grænsen ligger langt højere end forventet. Idet at trykket på
maskinen, som den kører i dag, ligger helt nede ved 40-50 mbar atmosfærisk tryk, ved de fleste
maskiner. På figur 6.3 og 6.5 er trykgrænsen markeret med grøn, dette illustrerer hvor bakkerne der
bliver produceret ikke længere kan godkendes. Det afhænger meget af hvilken kunde der er tale om,
for hvor kritisk analysen af emnerne skal være. Men hvis der ses med kritiske øjne på emnerne, kan
emner produceret med tryk på 334 mbar, atmosfærisk tryk, godkendes. Dette kan ses på figur 6.3 ved
markering med grønt. Dette tryk er fundet via Kistlers data logger, hvor der er optaget med en
frekvens på 100 Hz. over 120 sekunder, eller 2 minutter, hvilket giver data samling på 12000
målinger. Disse data er behandlet i Excel, hvor der er fundet et gennemsnit for alle målingerne. Denne
metode er anvendt for at give det mest valide billede af trykket. Da trykket senere vil blive anvendt
som reference til, at finde flowet, ved hjælp af pumpekarakteristikken, er det nødvendigt at kende
middeltrykket. Derfor er det denne rapports synspunkt, at det er det mest valide billede af hvor meget
pumpen skal arbejde for at levere det korrekte vakuum til termoformmaskinen.
Det eneste problem under testen, kunne findes hos pumpen. Da denne ikke kunne komme helt ned på
de ønskede 100 mbar, atmosfærisk tryk som testen egentlig foreskrev. Men dette får aldrig nogen
betydning, da trykket ikke behøver at komme helt derned i forhold til trykgrænsen. Problemet
skyldtes at den anvendte pumpe under testen, var en 140 M3/h, hvor der normalt sidder 2 x 100M3/h
pumper
Da der under hele test forløbet i test 1. er til spædet falsk luft, til buffer beholderen, vil dataene
omkring strømoptaget, ikke have nogen betydning under denne test. Da pumpen arbejder lige meget
om den kører ved 100 mbar, atmosfærisk tryk eller ved 500 mbar, atmosfærisk tryk.
Under hele test forløbet blev der udtaget prøver som blev godkendt og herefter arkiveret.
Der dannede sig hurtigt et billede efter test 2. omkring frekvens regulering. Efter testen viste det sig,
at selvom at pumpen, der blev anvendt under testen, var mindre en de 2 stationære pumper til
sammen, der forsyner termoform maskinen til dagligt. Var der ingen problemer ved at kører ned til 35
Hz. pumpen kunne uden problemer følge med og leverede fint det ønskede tryk, som var fundet under
test 1 som trykgrænsen. Hvis der kigges under test resultaterne, kan det hurtigt konkluderes at effekt
optaget ved den givende frekvens er langt lavere end ved de 50 Hz, som den kører ved i dag.
Ydermere, dannede der sig et billede omkring buffertankene. Hvor trykket normalt, ligger og svinger
mellem 200-300 mbar, under normale driftsforhold, kunne der aldrig konstateres en trykforskel ved
minimum og maksimum tryk på mere end 50 mbar, atmosfærisk tryk, under forsøget som det kan ses
~ 33 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
under test resultaterne (se figur 6.3 og 6.5). Dermed må det konkluderes, at en stationær buffer giver
et langt mere stabilt tryk og pumpen skal ikke arbejde så meget, eller så hårdt under spids
belastningerne, da bufferen giver en stabilitet.
Efter testen, kom der en vis skepsis omkring valget af værktøj. Det var muligvis det rigtige værktøj
anvendt hvis fokus ligger på volumen pr. form. Men hvis fokus rettes imod takt tallet, ser tallene
noget anderledes ud. Under denne test blev der kørt med takt tal liggende mellem 20-22 takter/min.
Med 6 pladser i værktøjet, hvilket vil sige, at der bliver produceret 132 emner i minuttet med en
volumen på 2495 ml.
Det mindste værktøj kører med et mindre volumen, men med flere emner pr takt og flere takter. Der
kan regnes med at det mindste værktøj i produktionen, kører med 50 takter pr. minut og ca. 18 emner
med et volumen på 940 ml.
V ved største volumen = antal takter * volumen * antal emner = 22* 2495 ml* 6 = 329340 ml/min
V mindste volumen = antal takter * volumen * antal emner = 50 * 940 * 16 = 752000 ml/min
Det er tydeligt at der kan være sket en mindre fejl i valget af værktøj, hvis fokus ligger på Flowet.
Men ligger vægtningen på hvor meget volumen, der skal fjernes pr takt.
V = 2495 * 6 = 14970 ml
V = 940 * 16 = 15040 ml
Det må siges, at der er sket en fejl ved valg af værktøj. På denne baggrund må det påpeges, at der bør
laves en test mere med dette værktøj. Dog vil resten af rapporten, bygge på de fundene resultater, der
fremkom under testen. Dokumentation på værktøjet anvendt kan findes under bilag 9 og 10.
~ 34 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
6.5 Analyse af kurve
Den valgte kurve(figur 6.6) er ved tryktest 2. hvor trykket ligger på 250 mbar, atmosfærisk tryk.
Kurven som tilsyneladende ser meget uoverskuelig ud, men ved nærmere analyse, giver det et godt
forsvar for hvad termoformmaskinen laver. De udsving som ses på kurven efter ca. 24-28 sekunder og
igen efter ca. 44-50 sekunder hvor kurven flere gange, svinger op og ned i tryk, må siges at komme
fra EMC. De omgivende elektriske apparater, så som kontaktorer, frekvensomformere, uskærmede
ledninger og mobiltelefoner, disse har alle indflydelse på signalet, da kablet der er anvendt ikke er
skærmet. Ydermere kan der ses på de bølger der kan ligge i luften inde i selve røret. Når ventilen
åbner ind til værktøjet sker der helt klare vibrationer i luften som vakuumpumpen flytter. Forstået på
den måde, at når ventilen indtil værktøjet igen lukker, vil der ske en tilbage slagskraft i røret. Disse
vibrationer kan give udsving på tryktransmitteren og medfører de små udsving som ses på kurven.
Efter alt at dømme kan man kigge på pumpekurven og trykkurven for at se hvor stor en forskel der er
i flowet ved maksimums og minimums trykket.
Pumpekurven vil af fortroligheds grunde ikke medvirke i rapporten.
Ser man på trykkurven, svinger trykket aldrig mere end 100 mbar, atmosfærisk tryk. Dette bevirker, at
flowet, under disse forhold, kun svinger mellem 5-7 M3/h. Det kan derfor konstateres, at pumpen
ligger meget stabilt i flowet. Dette skyldes bufferkapaciteten, som gør at pumpen ikke kommer til at
arbejde så hårdt, da buffer tankene hjælper med at holde vakuumkapaciteten. Begrundelsen for, at
bufferen må være den absolutte grund til det mere stabile tryk, skal ligge i de data der er blevet
indhentet inden testen, under normal kørsel. Her svinger trykket meget voldsomt mellem 200 til 300
mbar, atmosfærisk tryk, derfor må det siges at der sker en vis stabilitet når bufferen bliver sat ind.
Kurven som den ses på figur 6.7. er blevet behandlet i Excel, hvor data fra dataloggeren er lagt over.
Der er optaget 200 data i sekundet og derved er der lavet en meget kringlet kurve. Derfor er denne
kurve (figur 6.7), lavet til formål at lette forståelsen af kurven. Metoden til at lave kurven, er ved at
finde middelværdierne i Excel for hvert sekund. Herefter kan ny kurve produceres. Hvis man ser på
~ 35 ~
Figur 6.6. test v. 250 mbar, atmosfærisk tryk. Kilde: Kislers datalogger
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
kurven, fra venstre mod højre, er der en tydelig tendens til at pumpen suger vakuum i 2 sekunder,
hvorefter ventilen ind til værktøjet åbnes og der suges vakuum i værktøjet. Dette ses ved den meget
kraftige hældning på kurven, som sker henover ca. 0,3 sekunder. Herefter begynder pumpen igen at
arbejde sig ned i tryk, henover de næste 2 sekunder, hvorefter cyklussen begynder forfra. Figur 2 har
den ene forskel fra figur 1. at tiden kun vare til 30 sekunder. Grunden til at tiden bliver reduceret, er
pga. tekniske kommunikations problemer med Excel.
Mellemrummet mellem de lodrette streger repræsenterer en takt. Altså hvor pumpen har lavet vakuum
i buffer tankene, ventilen ind til værktøjet åbnes, indtil bakken er lavet og ventilen lukkes igen og
bufferen suges ned i tryk.
Der er en væsentlig forskel på kurvens form, alt efter hvilken cyklus man kigger på. Men fælles for
dem alle er, at trykket stiger når ventilen åbnes indtil værktøjet og luften trækkes ud gennem bufferen
og pumpen. Hvorefter ventilen igen lukkes og pumpen kan atter opbygge vakuum.
Afvigelsen mellem 7 og 10 sekunder, hvor kurven er helt fald, må siges at være noget usikker. Men
som tidligere nævnt er det bedste bud EMC(electro magnetic current).
~ 36 ~
Figur 6.7 test v. 250 mbar, atmosfærisk tryk, behandlet i excel. Kilde: egen produktion
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7 Valg af løsningsmetode
Efter testen, går tankerne meget på hvordan man først og fremmest kan fjerne vakuumpumperne fra
produktionshallen. Det vil medføre, at de gener der fundet ved pumperne bliver fjernet fra
produktionen.
Denne løsnings metode, kræver en større ombygning af vakuumsystemet som det er i dag. Da der skal
monteres rørføringer rundt til alle maskiner der kører med vakuum. Der skal indkøbes nye
vakuumpumper, som monteres og installeres. Der skal laves en styring til dette sådan at det kan kører
fuldautomatisk.
Det centrale vakuumsystem skal bruge en del plads, derfor skal der findes et rum, som kan huse det
antal pumper der måtte blive tale om. Der skal være mulighed for at lave rørføringer ud til
produktionen, men stadig skal der være mulighed for at skærme af, så rummet er separat fra resten af
produktionen.
Denne løsnings metode, fjerner umiddelbart alle generne med vakuumpumperne, der kan findes i dag.
Men den er også meget omkostning fuld og det vil tage en del tid at installere og indkøre.
En anden metode, som vil kunne nedbringe omkostningerne ved vakuumpumperne, men som ikke
fjerner alle generne fra produktionen, kunne være at frekvensregulere pumperne. Dette kan ses som en
besparelse i effektoptaget. Pumperne vil stadig kunne holde trykket nede, selvom de kører ned i
omdrejninger, sådan som det blev konstateret under testen.
Denne metode vil kunne nedsætte støjniveauet og effektforbruget væsentligt, men der vil stadig være
en del problemer med vedligeholdelsen samt utætheder og olie lækager.
~ 37 ~
Figur 7.1.1 Oversigt af produktionshallen, med Vakuumcentral. Kilde: egen produktion)
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7.1 Analyse af Centralvakuum system
For at behandle selve problemet, ville den bedste løsning være at fjerne pumperne fra
produktionshallen. På den måde skal der bruges en anden metode til at levere vakuum til maskinerne.
Under testen blev det konstateret, at trykket var mere stabilt ved termoformmaskinen. Det skyldes
efter alt sandsynlighed, den ekstra buffertank der blev monteret. Der syntes, at være en fornuft i at
undersøge, om det kan lade sig gøre at installere en sådan vakuumcentral og i givet fald, om den kan
fjerne de problemer og gener der har været i produktionen. Pumperne ville blive samlet på et sted og
dermed også en mindre ressource krævende installation, i forhold til vedligeholdelse.
Udstødningsluften vil kunne føres igennem et rør og eventuelt ud i det fri gennem taget. Varme
påvirkningen fra pumper vil ikke længere have den samme gene for medarbejderne. Mens den effekt
der sendes ud igennem ventilationen, stadig vil være et problem.
Det er denne rapports klare overbevisning, at en sådan løsnings model, vil give et solidt grundlag, for
at fjerne de problemer, der er ved vakuum pumperne.
7.2 Dimensionerings grundlag
Efter samtale med produktion chef Leif Byskov, Færch Plast A/S, Holstebro, var det muligt at finde et
rum hvor der var gode muligheder for, at opfylde de kriterier der er for et centralt vakuumsystem.
Dette rum ligger forholdsvis centralt på frabrikken og er monteret med en port, der automatisk lukker
efter 2 minutter. På denne måde sikres det, at netop dette rum, bliver holdt separat fra resten af
produktionen. Det betyder at den varme belastning og dårlige luft som pumperne medfører, bliver
holdt inde i dette rum. Placeringen af dette rum kan ses på figur 7.1, markeret Vakuumcentral. Netop
dette rum, huser også Færch Plast A/S, Holstebros kompresser og på denne måde vil det bidrage til at
nedsætte tiden til vedligeholdelse, da det hele nu er samlet på et sted.
~ 38 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Under dimensioneringen af dette anlæg, vil det blive beregnet med henblik på at alle maskiner kører.
Der er derfor ikke medregnet samtidighedsfaktor, som ville kunne tage højde for, at det aldrig er alle
pumper der kører i produktionen.
Ud fra testen er det muligt, at stille et dimensionerings krav fra termoformmaskinen. Hvis der regnes
med et flow på 150 m3. luft/h pr. maskine, vil dette anlæg med alt sandsynlighed kunne leve op til
kravene for termoformmaskinerne. Flowet er fundet under testen og er den kapacitet, som pumpen
max kan levere. Ved denne metode er det sikret, at rør dimensionerne kan levere den mængde
vakuum som termoformmaskinen skal bruge. Under argumentationen for testen, er det valgt, at
anvende det mest krævende værktøj og den mest krævende folie. Derfor vil der være visse
usikkerheder omkring, validiteten af testen, men det er denne rapports klare overbevisning, at de
valgte aggregater til testen, giver det bedst mulige beslutningsgrundlag.
Det samlede antal maskiner der bruger vakuum i produktionen i dag tæller 40. Da alle maskiner som
tidligere nævnt er forskellige, vil denne dimensionering ske på baggrund af testen og dermed ses
maskinerne som ens og efter de samme krav til tryk og flow.
Det samlede flow findes:
V samlet = V * antal maskiner = 150 m^3/h * 40 maskiner = 6000 m3/h
Hvilket vil sige at Centralen som minimum skal kunne fjerne 6000 m3 luft pr/h.
Det store spørgsmål i dette anlæg vil være, om kan trykket holdes lavt hele vejen ud til den sidste
maskine på rør strækningen, eller vil der blive tale om flere centraler, til de forskellige maskiner for at
undgå det store tryk tab. Trykket vil helt naturligt stige, så snart der sker utætheder. Disse ting vil der
skulle tages højde for, selvom det ikke vil kunne forudsiges, hvordan luften vil slippe ind henover
strækningerne. Derfor vil der være helt klare usikkerheder for hvor store dimensionerne skal være for
at have det ønskede tryk ude ved termoform maskinen.
For at kunne dimensionere rørs trækningen, er indhentet redskab fra Busch Vakuum System. (se bilag
3). Disse tabeller giver grundlag for beregning af rør strækning og dimensionerings grundlag.
For at dimensionere rør strækningen, skal den samlede længde findes:
Strækning A –> samling ABC = 40m
Strækning B –> samling ABC = 25m
Strækning C –> samling ABC = 10m
Strækning fra samling ABC til centralen = 320m
~ 39 ~
Figur 7.1.2 Dimensioneringsgrundlag til rør diameter på vakuum rør føring. Kilde: udklip af Bilag 4
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Strækningerne D –> G = 4* 20 m = 80m
Strækningen fra central-> H = 120m
Strækning I -> samling = 20m
Samlet rør længde = 615m
Da diagrammet arbejder i mmVS, vil de følgende beregninger blive foretaget i denne enhed.
1bar(a) = 1,02*104 mmVS
Trykfaldet henover den samlede strækning, vil maximalt kunne accepteres til at være 30mbar.
Herefter kan beregning foretages:
30 mbar(a) * 10,2 = 306 mmVS (Termodynamik, teoretisk grundlag, praktisk anvendelse, Eriksen
B.A, Grundtoft. S, Lauritsen A 2007 s.241)
Herefter kan findes hvad tabet må være for hver meter:
mmVS/m¿ mmVsm
=306 mmVs615 m
=¿ 0,475 mmVS/m
Denne formel er meget simpelt, men selve beregningen af tryktabet per/meter er netop så simpel.
Selve beregningen omkring tryk tabet i rørene vil ikke yderligere blive kommenteret, da der i dette
værktøj, er taget højde for det. Selve værktøjet til rør dimensionering, er stillet til rådighed af Busch
vakuum system, Ry. Dette firma har over 25 års erfaring inden for faget og findes derfor i denne
sammenhæng som valid.
Nu kan der i tabellen, findes værdi for diameter som kan overholde de krav der er blevet stillet. I bilag
3 kan der findes et diagram som giver værdi for diameter. Et udklip fra dette bilag kan se på figur.
7.1.2.
~ 40 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Flowet kendes, ud fra beregnede oplysninger, til 6000 m^3/h.
Dette flow vil dog kun være repræsenteret ved udgangen fra centralen. Dermed bliver afgangs rørets
diameter fra centralen, som det kan ses på figur 7.1.2
Diameteren på røret fra vakuumcentralen, bliver derfor Ø = 400mm.
Efterfølgende dimensioneres afgreningen til linje D,E,F,G,H,I.
D = 7 maskiner, E = 3, F = 3, G = 4, H = 4, I = 3.
Antallet af maskiner findes: 7 + 3 + 3 + 4 + 4 + 3 = 24 Maskiner
V samlet defhi = 24 maskiner * 150 m^3/h = 3600 m^3/h
Samme metode anvendes igen, for at finde den nødvendige rør diameter.
Herefter findes i bilag 3. Ø = 325mm
Rør strækningen ud til A,B,C. Forsyner i alt 25 maskiner. Dette giver et samlet flow:
V samlet abc = 25 maskiner * 150 m^3/h = 3750 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 350 mm
Diverse afgreninger, findes efter samme metode:
V samlet c = 3 maskiner * 150 m^3/h = 450 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 150 mm
V samlet b = 4 maskiner * 150 m^3/h = 600 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 170mm
V samlet a = 5 maskiner * 150 m^3/h = 750 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 180mm
Da strengene E, F, og I, har samme antal maskiner, vil der kun blive lavet en beregning herfor.
V samlet E = 3 maskiner * 150 m^3/h = 450 m^3/h
Herefter findes i bilag3. Ø = 150 mm
~ 41 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Antallet af maskiner G og H er det samme, og igen det samme som ved B.
Derfor bliver Dimensionerne de samme: Ø = 170mm
V samlet D = 7 maskiner * 150 m^3/h = 1050 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 220
Afgreningen til maskinen, vil være ens for alle maskiner: V = 150 m^3/h
Herefter findes i bilag 3. Ø = 100 mm
Denne dimensionerings metode betyder, at trykket aldrig vil stige mere end 30 mbar ud til den sidste
maskine. Hvilket giver et slut tryk på 230 mbar, atmosfærisk tryk teoretisk set. Igen er der
spørgsmålet om utætheder ved samlinger. Da trykket med den anvendte pumpetype kan gå helt ned til
200 mbar, atmosfærisk tryk og trykgrænsen går til 350 mbar, atmosfærisk tryk, må dette anses som en
vis margen i forhold til uforudsigelige hændelser.
Den valgte trykstigning på 30 mbar, atmosfærisk tryk, svare til lidt under 10 % af det ønskede tryk
ved termoformmaskinen. Hvilket medfører, at dimensionerne ikke bliver for store men at trykfaldet
også kan accepteres.
Der kan argumenteres for at lave rør føringerne sådan, at diameteren bliver mindre des længere ud på
linjen det drejer sig om. Da flowet dermed også bliver mindre, når rør strækningen begynder at nærme
sig den sidste maskine. På denne måde kan der argumenteres for, at rørene vil fylde mindre og
eventuelt koste mindre i anskaffelse. Det er dog denne rapports klare overbevisning, at skulle der
komme senere udvidelser, vil det være en vis fornuft i at dimensionere anlægget således, at der er en
god margen, i forhold til hvad anlægget skal kunne levere.
7.3 Beskyttelse af pumperne
Da pumperne på ingen måde er sikret mod lækage i dag, altså at pumpen kører ved fri luft ved lækage
eller utæthed. Vil det under dette afsnit blive beskrevet en PLC styring,(Praktisk regulering og
instrumentering, Heilmann T, 2011, s 42) som vil have til formål, at forbygge unødig pres på
pumperne i centralen, ved utæthed, lækage i værktøjet eller folie skift.
~ 42 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7.3.1 Styringen til beskyttelse af pumperne
Programmet skal hjælpe vakuumsystemet sådan, at skulle der komme lækage eller folie skift skal
drøvleventilen lukke af til vakuumlinjen. Sådan at vakuumpumpen ikke bliver kvalt, når linjen står
åben ud i det fri. Men da den også skal åbne igen når lækagen er udbedret eller folien igen er klar, er
der flere parametre at tage i betragtning. Da der er ønske om, at dette skal kører helt automatisk, uden
nogen form for operatørhandling, skal der derfor laves en funktion, som kan hjælpe bypassfunktionen,
til at skifte om i rette tid. Problemet ligger i, at når drøvle ventilen bliver aktiv, vil denne nedsætte
vakuumpumpens effekt og dermed vil linjen have sværere ved at komme ned i tryk. Derfor vil der
komme 2 forskellige programmeringer i spil, under forsøget, dette for at kunne konkludere i praksis
hvilken der fungere bedst og skåner pumpen mest muligt for unødig overlast.
1. Denne vil være en programmering, som skifter over efter x antal sekunder, når trykket
kommer over en vis værdi. Herefter afventer programmet på at tryktransmitteren, registrerer
trykket under den indstillede værdi. Hvorefter vil 2/3 vej ventilen igen lukke tilbage til den
frie vej og vakuum pumpen kan igen, suge direkte til bufferen.
2. Denne programmering vil fungere som en tids baseret programmering. Når trykket bevæger
sig over trykgrænsen vil en timer starte, og efter x sekunder, vil tryktransmitteren registrere
dette. 2/3 vejs ventilen vil herefter skifte om til drøvling, men denne gang efter Y sekunder,
skifte tilbage igen. Hvis trykket stadig viser sig at stige markant, vil ventilen skifte tilbage til
drøvling efter z sek. Denne cyklus gentager sig indtil, trykket forbliver under tryk grænsen.
De nævnte værdier X,Y og Z sekunder, vil blive fastlagt efter hvor lang tid der forløber inden
trykket på linjen, overstiger trykgrænsen.
Problematikken ved de to programmeringer, ligger i hvornår ventilen skal skifte om til den frie vej til
vakuum pumpen. Det er et problem fordi, tryktransmitteren ved den første programmering, vil få
svært ved at måle, under trykgrænsen, da pumpen ikke kan suge fordi drøvlingen vil begrænse den.
Det vil resultere i, at strengen mellem folien til drøvleventilen, ikke vil kunne komme helt ned i tryk.
Den anden programmering, vil dog efter x antal sekunder lukke op til direkte vakuum linje. Men hvis
trykket ikke falder efter x antal sekunder, vil ventilen skifte om til drøvling så pumpen ikke bliver
kvalt, og skifte om til vakuum igen når y sekunder er gået og skifte tilbage igen osv. Indtil trykket
kommer under grænsen. Denne programmering vil dog give en del problemer omkring linjen ud til de
andre termoform maskiner, da trykket formegentlig vil stige meget kraftigt over hele linjen. Hvilket
vil resultere i alt for store tryk tab ud til de andre termoform maskiner.
Problematikken ligger altså i hvornår der skal skiftes tilbage til vakuum stregen, fra drøvlingen. Det
kunne tænkes, at lade en form for føler registrerer hvornår folien er på plads igen. Men denne form for
~ 43 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
anordning ville være meget unøjagtig og ikke særlig pålidelig, da folien ikke nødvendigvis vil være
det eneste problem og en lækage ville være meget svær at opfange, andet end på trykket, som ville
falde og det ville tryktransmitteren observere.
7.3.2 PLC anvendt i praksis
Under testen, blev de to programmer prøvet af. Der dannede sig hurtigt et billede af hvilket program
der fungerede bedst. Den 1.programmering, hvor tankerne gik på om pumpen kunne trække trykket
under trykgrænsen, selvom at den blev drøvlet. Det viste sig i midlertidig ikke at være noget problem.
Under forsøget viste det sig, at pumpen helt uproblematisk kunne suge rørstrækningen ned i det tryk
som var ønsket trods drøvling. Fra trykket oversteg grænsen i mere end 3 sekunder, 2/3 vejs ventilen
kobler om til drøvling, og til at trykket igen er under den ønskede værdi, går der ca. 10 sekunder.
Dette er inkluderet de programmerede 3 sekunder. Dette er målt med et stopur.
De bestemte 3 sekunder, er programmeret ud fra de optagende data fra kirstlers data logger. Da der er
små udsving på kurven, som er helt naturlige, under termoformningen. Disse udsving er der på denne
måde taget højde for, hvilket medfører at ventilen ikke kobler om, ved disse peak værdier.
Sekvensen sker derfor som følger: Trykket overstiger tryk grænsen, som ligger på 350 mbar
atmosfærisk tryk. Efter 3 sekunder og trykket stadig har samme værdi, aktiveres aktuatoren og 2/3
vejs ventilen, flyttes over på drøvling. Når trykket igen kommer under trykgrænsen, flyttes 2/3 vejs
ventilen tilbage til udgangsposition igen.
Den anden programmering blev også taget i brug. Den fungerede også som forventet, men det gav ikke det ønskede resultat. Ventilen skiftede over til drøvling og tilbage igen, til den frie vej flere gange, under forsøget, og ventilen kunne ikke rigtig blive det samme sted.
Dette kan skyldes, en fejl i programmeringen, men fejlen blev aldrig fundet, da forsøget var tidsbegrænset. Derfor blev årsagen til den ustabilitet, der var aldrig helt klarlagt.
~ 44 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7.4 Vakuumcentralens opbygning
Selve vakuumpumperne, vil være placeret som vist på figur 3. Hvor kassen vakuum central er
placeret. Denne hal, ligger i forbindelse med resten af produktionen, men vil være afskåret via en dør,
som automatisk åbner og lukker. På denne måde, vil varmen og støjen fra pumperne blive fjerne fra
produktionshallen. Selve pumperne, vil blive anbragt i en god og tilpas arbejdshøjde. Sådan så
vedligeholdelses opgaver, såsom olieskift/eftersyn, filter skift eller andre opgaver, kan udføres uden
de store problemer. Desuden er det denne rapports klare overbevisning, at det vil være i alles
interesse, at pumperne bliver opstillet på en sådan måde, at de kan skiftes/flyttes, på nemmeste måde,
uden at der bliver tale om tunge løft og kraftige belastninger, på reparatøren der skal udføre disse
opgaver.
7.5 Styring af vakuumcentralen
For at give sådan en central de bedste arbejdsbetingelser, vil styringen af disse pumper, blive
programmet som en kaskade regulering (Praktisk regulering og instrumentering, Heilmann T, 2011, s.
285). Der vil være placeret tryktransmittere rundt på de forskellige rør strækninger, som fortæller
styringen om trykket er som det skal være under de givende forhold. Det kan være at der maskiner det
ikke kører, grundet reparationer eller vedligehold og behovet for vakuum dermed ikke er så stort. I så
fald er der ingen grund til at køre 100 % på alle pumper. Hvis dette er tilfældet, bør der installeres
signal på alle maskiner, som kan fortælle vakuumcentralen at maskinerne ikke kører. Det vil medføre,
at vakuumcentralen ikke bruger mere energi end nødvendigt. Det kan også gøres ved at installere
tryktransmittere rundt på de forskellige rørstrækninger, som på denne måde kan holde trykket så
konstant som muligt.
Under testen blev det konstateret at pumpen, kunne kører helt ned til 35 Hz uden at det havde nogen
indflydelse på kvaliteten af bakkerne. Det er på denne baggrund, at denne rapport finder grundlag for,
at teste det centrale vakuumanlæg under indkøring for, at se hvor langt ned i omdrejninger
vakuumpumperne kan køre for stadig, at kunne levere den ønskede mængde vakuum.
~ 45 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
7.6 El – Besparelsen ved centralvakuum system
Fabrikken der afregner i kWh, har en station med kondensator batterier og det er derfor ikke muligt at
fastlægge en nøjagtig cos (ϕ). Da alle El-motorer har sin egen cos (ϕ) og der er 40 forskellige vil dette
også have en indflydelse på beregningen.
På denne baggrund, vil der blive antaget en cos (ϕ), som vil være besluttet i samråd med Leif Byskov
Larsen, Færch Plast A/S, Holstebro). Dette for at beregning af reduceret EL - forbrug, vil have den
bedste validitet.
Under bilag 4. Findes skema over effekt optag, disse beregning er udført efter formel:
P = U * I *√ (3) * cos (ϕ) (Elektricitet og magnetisme, Petersen E.P 2008, s.161)
Hvor der er anvendt 400 V spænding.
Strøm optaget er foretaget med amperemeter, mens cos (ϕ) som tidligere nævnt er antaget, og vil være
ens i alle beregninger. Den antagende cos (ϕ) er sat til 0.87
Det samlede effekt optag for alle pumper kan findes, under bilag 4 hvor det nederst på bilaget er
markeret med gult til 177 kW.
Hvis det herefter stilles som krav at vakuumpumperne skal kunne klare et flow på 6000 M3/h. og hver
pumpe set ud fra pumpe kurven bilag 6.
Ved 240 mbar. kan pumpen levere 1040 M3/h, herefter lyder beregning således.
Antal Pumper = V samlet
Flow pr . pumpe= 6000 M3 /h
1040 M 3
h/ pumpe
=5,77 pumpe = 6 pumper
På denne måde kan det konstateres, at der skal bruges 6 pumper for at føde termoformmaskinerne.
Denne beregning er lavet ud fra 60 Hz. dermed bliver effekt optaget 22kW pr. pumpe. Det samlede
effekt optag fra pumperne bliver altså.
P samlet = 22 * 6 = 132 kWh
Altså en besparelse på: P besparelse = 177 – 132 = 45 kWh
Det giver en årlig besparelse: P besparelse Årlig = P besparelse* 1 Døgn * 1 år = 45 * 24 * 365 = 394200 kWh
Der vil altså være en besparelse på knap 394,2 MW årligt.
~ 46 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Denne beregning er udført, med den forudsætning, at alle pumper kører i produktionen. Selve
målingerne, er lavet over flere dage, da det ikke var alle termoformmaskiner der kørte på den første
dag. Men det antages at effekt optaget er konstant. Selvom det ikke er alle pumper der kører hele
tiden, er det denne rapports synspunkt, at dette ikke har nogen betydning for besparelsen.
Da besparelsen stadig vil være der, da den forventede styring af vakuumcentralen, helt automatisk vil
kapacitets regulere pumperne ned, sådan at det passer med den mængde der er efterspurgt i
produktionen.
7.7 Analyse af frekvensregulerede pumper
Denne løsningsmetode, må anses som et alternativ i forhold til løsningen med centralvakuum system.
Løsningen går i alt sin enkelthed ud på, at installere frekvensomformere på alle termoformmaskiner,
for på denne metode at nedsætte effektoptaget.
Efter testen kunne det konstateres at produktets kvalitet, var helt i top, med frekvens ved 35 Hz, hvor
pumpen stadig kunne levere flowet der var krævet. Det er denne rapports vurdering, at en installation,
af en Frekvensomformer ved alle termoformmaskiner, som kører med vakuum, ville være en mulig
løsning. Denne løsnings model, er mere simpel, men mindre installations krævende. Da der kun er tale
om en installation af en frekvens omformer, som vil kunne styrer trykket og flowet. På denne måde,
vil der ske en besparelse på det økonomiske, men også på støjniveauet. Da det under testen kunne
konstateres, at selv med en Mink pumpe, som ellers skal holdes i en isolerings kasse, for at dæmpe
lyd genen. Blev støjgenen ved frekvens regulering så lille, at høreværn ikke længere var nødvendigt.
Det er dog ikke målt med lyd måler kun, af de tilstedeværende test operatører, som kunne konstatere,
at der ikke var nogen gene ved, at gå ude ved pumpen når frekvensen lå under 40 Hz.
Denne installation kræver kun frekvensomformer og indkøring. Der kan så udvides med en PLC
styring (Praktisk regulering og instrumentering, Heilmann T, 2011, s 42) som kan regulere på trykket,
ved blot at installere tryk måler foran pumpen. Denne trykmåler vil kunne give en indikation af,
hvorvidt trykket lever op til værktøjets krav. På denne måde vil det være muligt, at sikre kvaliteten af
emnerne som produceres uden indgreb fra operatørens side.
Udover frekvensomformer, kan der argumenteres for at installere en ekstra eller større buffer end den
nuværende. Da trykket ude ved pumpen under testen, lå meget mere stabilt i forhold til normal kørsel.
Dette ved at studere manometeret ude ved pumpen, som kun lavede afvigelser på 30-40 mbar
atmosfærisk tryk. hvor det inde ved pumpen lå på 100-150 mbar, atmosfærisk tryk.
Der kan dog tales for, at køre udstødningen fra vakuumpumpen sammen, på de forskellige maskiner.
Sådan at, de oliedampe der er med til at skabe det dårlige arbejdsklima i proces hallen, bliver fjernet
~ 47 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
derfra. Denne samling, vil kunne bestå af en fælles linje, som fører alle udstødnings rørene ud
igennem taget. På denne måde fjernes denne del af problemstillingen, blot ved en rørføring op
gennem taget.
Dette kræver en hvis form for dimensionering, for at rørene, vil kunne bære det flow, den enkelte
pumpe skal bruge. For at komme af med den mængde flow som pumpen trækker ud af værktøjet, på
den enkelte termoformmaskine. Der vil skulle laves en anordning, som skal sikre, at der ikke kommer
luf fra den ene termoformmaskine til den anden. Hvis der kommer overtryk fra, en pumpe i forhold til
de andre, vil det teoretisk være muligt, at dette tryk vil kunne løbe over i de andre. Der ved skal de
andre pumper arbejde endnu hårdere for at oparbejde det. Derfor skal det sikres, at alle pumper kører
med samme tryk ved afgangen på pumpen.
Denne metode, kræver langt mindre installations arbejde. Dog vil der stadig være en del indkøring,
for at få maskinerne til at kører optimalt, med frekvensregulering. Men det vil helt klart være en
fordel, hvis der ses på testen og tryk grænsen, som de fleste maskiner ligger meget langt under, og
derfor bruger unødigt meget effekt på at komme helt ned i tryk.
Denne metode vil heller ikke 100 % fjerne alle generne ved vakuumpumperne, varme problemet
stadig vil være der. Det er ikke garanti for at alle pumper kan frekvensreguleres, da der er risiko for at
de ikke kan overholde kvalitetskravene. Hvis den enkelte pumpe ikke kan frekvensreguleres, findes
der hverken besparelse eller fjernelse af lyd generne.
Denne løsning vil mest være baseret på en økonomisk løsning, forstået på den måde at, effekt
forbruget vil falde, hvis man kigger på test 2. Dermed kan der være en stor besparelse i at frekvens
regulere alle vakuum pumperne, ned i omdrejninger. Det er bevist at det har en positiv effekt under
testen. Derfor er det denne rapports klare opfattelse at der vil være en god mening i denne løsnings
metode.
Det skal dog undersøges hvorvidt det er muligt at lade udstødningen gå op gennem taget og derved
bore i taget. Der vil ved denne løsnings metode opstå følgende spørgsmål:
Kan taget holde til det.?
Er der plads til det.?
Dette vil kræve ingeniør beregning og vil derfor ikke blive yderligere undersøgt i denne rapport.
Derudover vil problemerne for smeden heller ikke være fjernet. Vakuumpumperne vil stadig være i
termoformmaskinerne og dermed skal alle pumperne stadig serviceres hver for sig. Det vil sige at
arbejdsbyrden omkring vakuumpumperne stadig vil være der.
~ 48 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
8 Konklusion
Som svar på spørgsmålet: Hvordan skaber man et optimeringsgrundlag for vakuumpumperne i
processen?
Vakuumpumperne som de kører i dag, arbejder ved 100 % af, hvad pumperne individuelt kan yde.
Når maskinen kører, optager vakuumpumpen derfor max effekt. Det stod klart efter testen, at trykket
som vakuumpumperne arbejder under i dag, ligger noget lavere end det er nødvendigt. Det kan
bevirke, at vakuumpumperne arbejder hårdere end nødvendigt.
Den valgte løsningsmetode med Centralvakuum system, vil give muligheden for, at kontrollere
vakuumpumpernes arbejdsforhold og dermed sikre at pumpene kommer til at ligge ved det tryk, hvor
vakuumpumpens virkningsgrad er bedst. Det vil som tidligere nævnt kræve flere tests på flere
maskiner, for at sikre at tryk grænsen ligger, omkring de 350 mbar, atmosfærisk tryk. Samtidig vil
trykket på termoformmaskinerne blive meget mere stabilt, da rør strækningen ud til maskinen, vil
fungere som en buffer og hjælpe den givende pumpekapacitet, til at opretholde et meget jævnt og
stabilt tryk. Trykforskellen på minimum og maksimum, vil derfor også blive meget mindre, end den
er i dag.
Som svar på spørgsmålet: Hvordan fjerner man de gener der måtte være ved vakuumpumperne.?
Løsningsmetoden med en vakuumcentral, vil fjerne problemerne med støj, dårligt indeklima og
delvist varmepåvirkningen og vedligeholdelsesomkostningerne, da man ganske enkelt fjerner
pumperne væk fra produktionen. Støjgenerne og den dårlige luft fra udstødningen på vakuumpumpen,
forsvinder fra processen. Det vil bidrage til et noget bedre arbejdsmiljø, da denne vakuum centralen
vil ligge separat fra hele produktionsområdet. Vakuumpumperne vil kunne installeres på en sådan
måde, at smedens arbejde, vil blive lettet og tidsmæssigt begrænset, da han med denne løsning blot
har 6 pumper der skal vedligeholdes og repareres. Placeringen er inden for ganske få kvadratmeter og
ikke udover hele fabrikken, hvor han skal gå 400 m, fra den ene ende til den anden af fabrikken. Det
vil gøre ham langt mere fleksibel, i forhold til resten af produktion, idet hans tidsramme omkring
arbejdet med pumperne, vil blive reduceret væsentligt. Da det viste sig, at vakuumpumperne ikke
havde det store bidrag til varmebelastningen i produktionen, er det denne rapports vurdering, at
ventilationens udluftnings temperatur ikke falder væsentligt.
Hvis fokus bliver rettet imod den frekvensregulerede metode, vil det hovedsagligt kunne besvare
spørgsmålet omkring optimering af vakuumpumperne. Den nedsætter effektforbruget og kan give et
lille bidrag til et bedre arbejdsklima, ved at lade udstødningen gå ud igennem taget. Men da pumperne
stadig vil være i processen, vil de øvrige gener stadig være der. Støjniveauet vil dog blive reduceret,
~ 49 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
da omdrejningsreguleringen gør, at støjen fra pumperne bliver reduceret. Varmepåvirkningen og
vedligeholdelses problematikkerne, vil stadig være som de altid har været.
9 Perspektivering
På længere sigt, vil en installation som denne kræve en større omlægning af processen. Det vil tage
noget tid at installere en vakuumcentral. For at give de bedste forudsætninger for en sådan installation,
bør det først undersøges hvorvidt termoformmaskinerne vil have fordel af et sådant anlæg. Findes
dette som en fordel, bør man i første omgang, lave vakuum kapacitet til en hal. Hallen kan herefter
tilsluttes og køre på forsøgsbasis. Herefter vil det kunne konkluderes om det er rentabelt og om det
har den ønskede effekt, at installere et centralt vakuumsystem.
Spørgsmålene man kan tillade sig at stille bagefter må være. Er trykket blevet mere stabilt ved
centralen, sådan at pumperne ikke skal arbejde så hårdt for at opretholde det ønskede tryk? Er
effektoptaget blevet reduceret, bliver luften bedre i denne del af produktionen og er støj niveau faldet,
til det som man ønskede?
Omkring arbejdsmiljøet, herunder luftkvaliteten og støjniveauet i produktionen, vil dette bedst kunne
bedømmes af de medarbejdere der arbejder i produktionen til dagligt. Men da der med alt
sandsynlighed vil være delte meninger om dette, kan denne del af vurderingen, give nogle forskellige
udfaldsvinkler og det kan blive svært at få en valid vurdering af, hvor stor en betydning centralen har
fået.
For at installationen skal blive en realitet, vil det helt klart blive et spørgsmål om, hvilken afdeling der
skal håndtere indkøbet af en sådan vakuumcentral. Besparelsen på et sådan anlæg i kW kan ikke
retfærdiggøre udgiften til installationen. Det vil være arbejdsmiljøet der skal lægges vægt på. Derfor
skal argumentationen lægge på fordelene ved, at rykke vakuumpumperne ud af produktionen, med
henblik på, at forbedre arbejdsmiljøet.
~ 50 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bibliografi
Arbejdstilsynet. (11. oktober 2013). arbejdstilsynet.dk. Hentede 11. oktober 2013 fra arbejdstilsynet.dk: http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/arbejdets-udforelse/d-6-1-stoj.aspx
Birkkjær Lauritsen, A., Grundtoft, S., & Bredahl Eriksen, A. (2013). Termodynamik. I A. Birkkjær Lauritsen, S. Grundtoft, & A. Bredahl Eriksen, Termodynamik (s. 241 og 243). København V: Nyt Teknisk Forlag.
Byskov Larsen, L. (15. oktober 2013). Produktions chef. (J. Simonsen, Interviewer)
casella, c. (10. oktober 2013). casella, cel. Hentede 10. oktober 2013 fra casella, cel: www.casellausa.com/store/page.cfm?pageID=795247454B
Erik Petersen, P. (2008). Elektroteknik. I P. Erik Petersen, Elektroteknik (s. 161). Lyngby: Maskinmesterskolens Boghandel, Bogfondens forlag A/S.
Grønbæk, J. (14. Oktober 2013). Smed. (J. Simonsen, Interviewer)
hannibal, A. (16. Oktober 2013). Energi chef. (J. Simonsen, Interviewer)
Heilmann, T. (2011). Praktisk regulering og instrumentering. I T. Heilmann, Praktisk regulering og instrumentering (s. 285-305). Holte: Heilmanns forlag, Højbjerggårdsvej 38, 2840 Holte.
Lite, L. D. (12. oktober 2013). tool fast direct. Hentede 12. oktober 2013 fra leica disto lite, tool fast direct: http://www.toolfastdirect.com/acatalog/info_tb74a.html
M. Pedersen, B. (15. oktober 2013). Vakuum ingeniør. (J. Simonsen, Interviewer)
Normand, K. (17. Oktober 2013). Projektleder. (J. Simonsen, Interviewer)
Vakuum, B. (14. oktober 2013). Busch Vakuum. Hentede 14. oktober 2013 fra Busch Vakuum, Busch.dk: http://www.busch.dk/dk/produkter/applikationer/vakuumpakning/r-5/info/
Aage Bredahl Eriksen, S. G. (2007). Termodynamik. København V: Nyt Teknisk Forlag.
~ 51 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag Bilag 1.
~ 52 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 2.
~ 53 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 3
~ 54 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 4.
~ 55 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 56 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 57 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 58 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 59 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 60 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 61 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
~ 62 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 5.
Placering
Kol.1Værktøjs nummer
Kol.2 Takt tal planlagt/Aktuelt
Kol.3Færch Maskine nr
Kol.4Vakuum pumpe 1
Kol.5Vakuum pumpe 1
Kol6. Minimum tryk gennem typisk taktcyklus mbar(a)
Kol.7 Maximum tryk gennem normal taktcyklus mbar(a)
Kol8.Optaget effekt (KW)
Kol.9strøm optaget (A)
Hal A Ingen vacum
Hal B 40.01 mink tørløb
Hal B 38.01 RS-0100 RS-0063 Hal B 28.16 RS-0100
Hal C C 2187 - 1F 11/12,9 27.02 RS-0063 80 140 3,482063355 4,5Hal C - 22.03 RS-0063 0 Hal C C 2263-1E 15/15,4 28.13 RS-0100 100 250 3,636821726 4,7
0
Hal E C 0280 - 1A 12/10,1 23.02 mink tørløb 25 120 3,559442541 4,6
Hal E C 0280 - 1A 12/10,1 26.03 RS-0100 450 600 4,255855212 5,5Hal E C 2235 - 3C 13/13,0 22.05 RS-0063 130 230 3,636821726 4,7Hal E C 0240-4C 8/9,9 22.06 RS-0063 75 145 3,946338469 5,1Hal E C 2227 - 1D 15/14,8 25.02 RS-0100 110 410 3,636821726 4,7Hal E 25.01 RS-0100 3,559442541 4,6Hal E - - 34.01 RS-0100 2 6 3,559442541 4,6
0 Hal F 28.11 RS-0100 2,785650684 3,6Hal F 28.09 RS-0100 40 155 2,630892313 3,4Hal F C 2187-2H 12/15,13 28.01 RS-0100 140 490 2,708271498 3,5Hal F 28.12 RS-0101 2,708271498 3,5Hal F C 2227-2Y 15/14,2 31.09 RS-0100 RS-0063 175 260 2,785650684 3,6Hal F 22.01 RS-0063 2,708271498 3,5Hal F C 0198-1L 14/13,2 27.01 RS-0063 150 230 2,708271498 3,5
0 Hal G 23.01 RS-0100 RS-0063 3,482063355 4,5Hal G 31.08 RS-0100 RS-0063 3,868959283 5Hal G 25.03 RS-0100 4,255855212 5,5Hal G P2274-50M 50/18,9 36.01 RS-0100 RS-0063 60 190 3,404684169 4,4Hal G 35.01 RS-0100 RS-0063 3,868959283 5Hal G 32.02 RS-0100 RS-0063 3,868959283 5Hal G K2187-1P 21/0 32.01 RS-0100 RS-0063 25 150 3,868959283 5
0 Hal I C2200-2B 16/13,7 31.02 RS-0100 RS-0063 100 540 3,559442541 4,6Hal I 31.10 RS-0100 RS-0063 3,559442541 4,6
~ 63 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Hal I 33.03 RS-0100 3,559442541 4,6Hal I 21.02 RS-0100 3,559442541 4,6Hal I C1203-1E 24.01 RS-0100 245 540 3,636821726 4,7Hal I 24.02 RS-0100 3,636821726 4,7Hal I 24.04 RS-0100 3,636821726 4,7Hal I C3220-2A 14/14,2 24.05 RS-0100 60 190 3,559442541 4,6
0 Hal I K2171-1A 22/22 28.02 RS-0100 240 510 3,868959283 5Hal I - - 26.04 RS-0100 20 225 3,868959283 5Hal I C1205-1A 18/17,2 24.03 RS-0100 55 305 3,868959283 5Hal I C1235-2A 18/- 28.06 RS-0100 10 140 4,255855212 5,5Hal I 28.08 RS-0100 3,482063355 4,5Hal I 26.07 RS-0100 3,868959283 5Hal I C0198-2G 14/13,7 26.06 RS-0100 0 205 3,946338469 5,1
0 Hal I C2171-1E 18/18 28.10 RS-0100 10 145 4,410613583 5,7Hal I 33.01 RS-0100 4,410613583 5,7Hal I 31.06 RS-0100 RS-0063 3,868959283 5Hal I C2227-3F 13/13,3 31.01 RS-0100 RS-0063 85 190 3,868959283 5Hal I C0140-1E 12/13,4 21.01 RS-0100 45 240 3,868959283 5Hal I 26.01 RS-0100 4,487992769 5,8Hal I C2208-2E 14/14,4 26.02 RS-0100 250 350 4,255855212 5,5Hal I C0160-1B 12/11,8 26.05 RS-0100 40 400 0
0 Hal J P2190-50M 21/19,8 28.04 RS-0100 110 390 4,333234397 5,6Hal J 28.05 RS-0100 4,333234397 5,6Hal J 28.06 RS-0100 4,333234397 5,6
176,9661976
~ 64 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 6.
~ 65 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 7.
~ 66 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 8.
~ 67 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 9.
~ 68 ~
Jimmi Simonsen A10574 16-12-2013
Bilag 10
~ 69 ~
Top Related