Optimering af vakuumpumper - Aarhus Maskinmesterskole · Web viewDe fleste af de manometre der sider på maskinerne er mere end 15 år gamle og derfor ikke af stor validitet. De felter

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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~

http://arbejdstilsynet.dk/da/regler/at-vejledninger-mv/arbejdets-udforelse/d-6-1-stoj.aspx


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


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 ~


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


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 ~


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.

http://www.toolshop.co.za/uploadedImages/2013_03_11%2015_21_19.jpg



http://www.toolfastdirect.com/acatalog/info_tb74a.html



http://www.casellausa.com/store/page.cfm?pageID=795247454B


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 ~


~ 14 ~

Figur 3.1. Bucsh R5 vakuum pumpe Kilde: Busch vakuumsystem, R5-0100 Brochure


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


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 ~


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 ~


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 ~


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


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 ~


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


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 ~


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


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


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


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 ~


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 ~


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 ~


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


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 ~


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


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


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 ~


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 ~


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


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


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)


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 ~


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


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 ~


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


V samlet b = 4 maskiner * 150 m^3/h = 600 m^3/h


V samlet a = 5 maskiner * 150 m^3/h = 750 m^3/h


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 ~


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


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


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 ~


Bilag Bilag 1.

~ 52 ~


Bilag 2.

~ 53 ~


Bilag 3

~ 54 ~


Bilag 4.

~ 55 ~


~ 56 ~


~ 57 ~


~ 58 ~


~ 59 ~


~ 60 ~


~ 61 ~


~ 62 ~


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 ~


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 ~


Bilag 6.

~ 65 ~


Bilag 7.

~ 66 ~


Bilag 8.

~ 67 ~


Bilag 9.

~ 68 ~


Bilag 10

~ 69 ~

Documents

Optimering af vakuumpumper - Aarhus Maskinmesterskole · Web viewDe fleste af de manometre der sider på maskinerne er mere end 15 år gamle og derfor ikke af stor validitet. De felter