ロトルクの電動バルブ がコカ・コーラ・エンタープライズの環境の改善に貢献

概要

ロトルクのCVA調整弁用電動アクチュエータは、ウェイクフィールドにあるコカ・コーラ・エンタープライズ(CCE)の生産工場にて、効率性の向上とエネルギーの削減に貢献しています。

CCEは、ヨーロッパで最大のソフトドリンク生産工場であるウェイクフィールド工場に最近の5年間で100万ポンド以上の投資を行いましたが、これは地域生産へのコミットと新技術開発に重点を置いた長期プログラムの一環です。エネルギー監視システムから配信された情報をインストールして活用するようになって以降、ウェイクフィールド工場でのエネルギー消費は2009年より13%削減されました。

 

 

経緯

旧式の調整弁を駆動させるために空圧源を供給したり、メンテナンスの実施にかかる費用を削減することが、この計画の重要な1部分です。

この計画は、ウェイクフィールド工場で行われ、モジュレーティング及びフェイルセーフ動作用に、ロトルクCVA調整弁用アクチュエータを導入致しました。

 

ソリューション

CVAの導入に先立ち、電動アクチュエータのモジュレーティング性能が空気式調整弁の性能に対応しないという事態が発生しました。CVAアクチュエータは、フェイルセーフ動作を設定することができ、繰返し性の高い連続モジュレーティングを実現しています。業界標準の4-20mAの制御信号又はデジタルネットワークによる制御が可能であり、分解能、繰返し性及びヒステリシス性能は実測0.1%未満であるため、殆どの過酷な使用用途に適しています。

機械的特徴は、筐体が確かな“ダブルシール”構造であるということであり、動作環境による影響から内部の電気部品を永久に保護します。危険区域認適合証付きのモデルを含め、全CVAレンジには、IP68の防塵・防水性と一定時間の浸水耐久性を有する筐体を採用しています。

メインの電源が喪失すると、内蔵のスーパーキャパシタによりアクチュエータを設定位置に移動しますが、このフェイルセーフ動作は全開、全閉、任意の中間位置、現状位置保持の4通りに設定することが可能です。

CVAアクチュエータは、アクチュエータのプログラミング及び調整にロトルクの革新的で確立された“非貫通”の通信技術を利用しています。アクチュエータのセットアップ及び設定は、Bluetooth®対応のPDA又はPCで起動したRotork Enlightというソフトウェアを使用して行います。全てのCVAアクチュエータはデータロガーを搭載しており、バルブやトルクの状態、滞留時間、アクチュエータのイベント及び統計などの動作データをダウンロードして詳細な解析や診断を行うことができます。解析後、アクチュエータに設定の変更をアップロードすることができます。

デジタル制御ネットワークのオプションとして、ハート、モドバス、プロフィバスといった通信プロトコルに対応しており、設置費用の削減になるだけでなく、既存のアセットマネジメントシステムにも適合し易くなっています。単相AC電源又はDC電源のモデルに限りますが、全電動設計により、アクチュエータをレトロフィットして既存バルブに取り付けるプロセスが容易になりました。なお、このレトロフィット作業は、専門知識を持ったロトルクのサイトサービス部門がウェイクフィールドにて行いました。

結果

最近の事例は、過酷なバルブ用途にCVAの技術を採用することで、性能に支障を来すことなく、従来の空気式アクチュエータに比べ、大幅なエネルギーコストの削減に成功した生産ラインに関する事例です。

ウェイクフィールド工場のエンジニアであるAndy Reynolds氏は、今回のプロジェクトに関して以下のように語っています。

なるべく圧縮空気を必要とせず、且つコストを削減すべく、空気式調整弁の代わりを探していました。3インチ調整弁の、平均の圧縮空気使用量は1時間当たり2立方メートルで、1立方メートル当たりの費用は0.05ポンド、ランニングコストは年間870ポンドです。CVAアクチュエータの消費電力は10ワットで、1キロワットあたり0.15ポンド、年間で13ポンドです。このように、この数値はシステム内の漏出を考慮してはいませんが、最低でもバルブ1台あたり857ポンドの節約になります。

今まで、ボトル充填機の圧力を上手く維持できるほど応答が早い電動駆動弁はありませんでした。CVAアクチュエータは、弊社の既存バルブと同等の性能を発揮するだけでなく、ランニングコストの削減にも貢献する、とロトルクは確信していたようです。彼らには自信があったので、期待通りの製品でなければ返却できるよう、アクチュエータを試用販売して下さいました。

これを証明すべく、空気式調整弁の充填機への主力製品の供給性能を最初に監視し、記録しました。

リーズにあるロトルクの生産拠点で製造したアダプターを用いてCVAアクチュエータを同じバルブに取り付け、PLCからの既存の4-20mA制御信号に接続しました。

CVAアクチュエータを取り付けたバルブを年中無休で1ヶ月間起動・監視し続け、2台のアクチュエータから得られた結果を比較しました。グラフは、生産モードでは、2台が同様に上手く機能している事を示しています。しかし、CIP(定置洗浄)洗浄モードでは、CVAの性能が空気式の性能より遙かに優れていました。これは、CVAアクチュエータが、空気式アクチュエータとは異なり、CIPモードにおいて、設定開度が低く、回路内の背圧が高い時でも設定開度をオーバーシュートすることがないからです。

ウェイクフィールド工場での設置

ウェイクフィールド工場では、上のように、CVAはボトル充填機の入口側に設置されています。基本的に、以下の2タイプの動作モードがあり、CVAはどちらの動作モードにおいても重要な役割を担っています。

製品モード

  1. 製品(このシステムではダイエットコカコーラ)がタンク(ボール)に4バールの制御圧力で注入されています。
  2. タンクのおおよそ50%までしか注入されず、残りの50%は圧縮空気が充填されます。
  3. 製品上の圧縮空気の圧力は、常時、4バールでなければなりません。
  4. 製品は、制御システム(充填システム)でボトルに注がれます。
  5. タンク内の圧力が4バールを超えるとボトルの過充填及び破裂の恐れがあります。また、圧力が低すぎるとボトルの水位が規定水位に達せず、充填不足となります。

CVAは、PID制御されたシステム内のこの圧力を4バールに制御しています。CVAは、電力消費を減らしたり、制御性を改善するだけでなく、圧縮空気の消費量を削減します。

CIP(定置洗浄)モード

  1. 72時間毎に、温めた苛性アルカリ溶液でタンク全体を洗浄しなければなりません。このプロセスは完全に自動化されています。
  2. CIPモードでは、タンク(ボウル)が72℃の苛性アルカリ溶液で満タンになっています。
  3. タンクが100%充填状態であるため、システムの油圧が過剰にならないよう、圧力は1.5バールまで下げられます。
  4. 圧力が上昇すると充填用バルブが損傷を受けることがあります。

CVAは、PID制御されたシステム内のこの圧力を1.5バールに制御しています。

ロトルクUKのサイトサービス・セールスマネージャーであるIan Elliott氏(写真上 一緒に映るのはCCEのLee Baker氏)は以下のようにコメントしています。我々はCCEから生産業務の改善を依頼され、費用のかかるエアーへの依存度を減らすという付加価値を付けて、これを達成しました。我々は、このお馴染みの社名を持つ会社との将来と、彼らの世界中の拠点に革新的な商品を紹介できることを楽しみにしています。

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