На одном крупном ЦБК может быть установлено до 4000 регулирующих клапанов (в дальнейшем – клапанов), до 10.000 единиц арматуры с автоматическим управлением и в целом до 40.000 единиц арматуры. Несмотря на такой большой объем однотипного оборудования, обладающего высоким потенциалом для повышения эффективности и унификации, развитию арматурного хозяйства в целом пока не уделяется должного внимания. Как правило, арматурное хозяйство не рассматривается как отдельный блок, требующий специализированного обслуживания и специализации в целом. Так, в отрасли существует только один оборудованный в 80-х годах участок по ремонту клапанов и арматуры и несколько участков, которые развиваются в основном энтузиастами.

Причиной этого являются как организационные, так и технические причины. За разные элементы клапана могут отвечать различные службы, также как и за проведение заказа. Например, за механическую часть может отвечать служба механика, а за привод и позиционер того же клапана – служба главного метролога. Вследствие этого рождается большое число недоразумений, как на предприятиях, так и в процессе поставок. Большую роль играет распределенность арматуры и регулирующих клапанов по большому количеству цехов с разным по квалификации персоналом. Отдельной проблемой является поставка клапанов в составе многочисленного разнотипного оборудования при проектных поставках, что приводит к излишней «разносортице» клапанов на предприятиях. При поставке бумажных машин «секонд хенд» зачастую упускается возможность провести диагностику и восстановление клапанов, что позволило бы снизить количество проблем, простоев и аварий уже при пуске и начальном периоде эксплуатации машины.

Обычно регулирующие клапаны и арматуру судят по их надежности. В качестве примера можно сказать, что один неработающий клапан, установленный на ответственном (критическом) участке регулирования, может принести значительные убытки. При этом наиболее значительные убытки могут быть связаны отнюдь не с механическими причинами, такими как заедание или эрозия, а с трудно выявляемыми метрологическими отказами и потерей метрологической надежности. Уже трудно себе представить работу служб КИП и А и службы главного механика без специализированных диагностических средств, позволяющих решать такие проблемы. Без понимания особенностей работы клапана как единого целого, связи его с системами автоматизации, технологическим процессом и особенностями технического обслуживания, трудно обеспечить надежную работу контуров регулирования и всего измерительного комплекса в целом.

Все приведенные факторы не дают возможности сформировать эффективные способы усиления отдачи от роста работоспособности клапанов и в целом снизить издержки на эксплуатацию, увеличить выход продукции за счет роста надежности и совершенства регулирования.

Задачи для предприятий, имеющих в своем составе более тысячи регулирующих клапанов одного производителя, например, типа Neles-Jamesbury существенно отличаются от средних, малых или новых предприятий. В связи с этим необходимо учитывать уровень компании и разрабатывать для каждой компании свои дополнительные программы с учетом состояния дел на предприятии, его рыночных и технических возможностей. Если для крупных предприятий целями повышения эффективности являются снижение затрат и рост точности и эффективности регулирования для массовых видов бумажной продукции, то для средних и новых предприятий – это может быть стабилизация качества или доведение контуров регулирования под требования выпуска специальных видов продукции, возможность эффективной работы при нестабильном качестве сырья, постоянных сменах сорта бумаги и др.

Важной частью повышения эффективности и использования сложных интеллектуальных клапанов является специализация обслуживающего персонала. Для этого необходимо проводить обучение, аттестацию, а по ряду программ и сертификацию обслуживающего персонала.

Учитывая, что есть определенные трудности на предприятиях с проведением расчетов, определением эффективности того или иного мероприятия требуется готовить технико-экономические расчеты, обеспечивая большую индивидуализацию предлагаемых технических решений.

Опыт зарубежных предприятий показывает, что наиболее эффективно выделять клапаны и арматуру в отдельный блок и добиваться специализации, как в обслуживании, так и в поставке. При этом за счет эффективного использования клапанов, внедрения специализированных программ сервиса, поддержки арматурного хозяйства и его развития можно добиться существенного снижения издержек и повышения качества регулирования. Предлагаемые программы разбиты на несколько групп – это:

– программы повышения эффективности регулирования и применения клапанов,

– программы сервисного обслуживания,

– коммерческие программы,

– программы обучения и консультирования.

Ниже приводятся примеры программ развития и поддержки клапанного и арматурного хозяйства, которые помогли бы специалистам предприятий увидеть способы повышения отдачи регулирующих клапанов и отсечной арматуры. Во многом использован опыт работы автора и его разработок в компании Метсо автоматизация. Примеры приводятся на базе применения арматуры Метсо автоматизация.

1. Обзор программ повышения эффективности арматурного хозяйства предприятий ЦБП

1.      ПРОГРАММЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ КЛАПАНОВ

ПРОГРАММА «СПЕЦИАЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ»

Программа рассчитана на поставку специальных клапанов предприятиям, у которых, благодаря их использованию, будет усиливаться специализация на конкретных участках. Сюда же входят и клапаны, обладающие уникальными качествами для регулирования процесса. К таким клапанам могут относиться:

– Клапаны Neles ACE, регулирования веса м².

– Клапаны сегментные, включая клапаны с расширенным диапазоном регулирования для дозирования малых количеств дорогих химикатов и добавок.

– Клапаны с элементом Q-TRIM, как для пара и воды, так и для массы и других вязких жидкостей, обеспечивающих как снижение кавитации, так и отсутствие турбулентности за клапаном.

– Клапаны для вакуумных систем с хорошей отсекающей способностью.

– Регулирующие поворотные затворы взамен шаровых и сегментных клапанов.

– Регулирующие поворотные затворы взамен шиберных задвижек.

– Регулирующие шаровые и сегментные клапаны взамен седельных клапанов.

– Комплексные решения для конкретных контуров регулирования.

ПРОГРАММА «КЛАПАНЫ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

Включает поставки комплектов клапанов для специализированных производств:

– Программы для целлюлозных производств и основных цехов (размол, промывка, варка, СРК, выпарка, размол и др.).

– Программы для малых, средних и крупных производителей.

– Программы для производителей санитарно-гигиенической бумаги, тарных видов картона, гофропроизводств и др.

– Программы поставки специальных клапанов для узлов очистки и сортирования, например, песочниц, вихревых очистителей и др., включая контуры с клапаном Pocket Feeder.

ПРОГРАММА «КРИТИЧЕСКИЕ КОНТУРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Программа рассчитана на повышение эффективности работы клапанов, от работоспособности и надежности которых зависит работоспособность оборудования в целом и качество продукции. К ним относятся:

– Участки, определяющие качество конечной продукции, например, клапан регулирования веса м²; в досушивающей секции последней группы сушильных цилиндров – контур регулирования подачи пара и отвода конденсата.

– Участки, имеющие наибольшее влияние на себестоимость, например, участок добавки и разбавления дорогими химикатами.

– Участки сложных технологических процессов, где должны применяться специальные клапаны – участки повышенного перепада давлений, вероятности кавитации, частых теплосмен, например, где есть повышенная гипсация, кристаллизация, карамелизация и др., имеющие наибольшее влияние на совершенство регулирования.

ПРОГРАММА «ПОВЫШЕНИЕ ОБЩЕЙ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ. РАСШИРЕНИЕ ГАРАНТИЙ»

Программа позволяет расширить гарантии на арматуру. Основа – статистика работоспособности клапанов за многолетний период эксплуатации. Предварительный анализ проводится при помощи анализа статистических данных, которые ведет МА по большинству крупных предприятий. На ее основе выявляют среднюю потребляемость клапанов и формируют вероятность безотказной работы клапана. Технически проводят ряд мероприятий для оценки эксплуатационной надежности арматуры и клапанов на предприятии. По результатам статистического аудита оценивают вероятность безотказной работы на предприятии и сравнивают с нормативами. Выявляются узкие места. Предприятию даются рекомендации по возможным изменениям в кратности ТО, а также возможности увеличения гарантийного срока. Разрабатывают и заполняют документацию, особенно паспорта арматуры, отмечают и проверяют соблюдение ТО, после чего при подписании сервисного контракта задают увеличение гарантийного срока. Включает подпрограммы:

– клапаны повышенной надежности, включая клапаны для работы в условиях гидроудара и пульсаций,

– клапаны для работы в условиях гипсации, карамелизации, меркаптанизации и др.

– клапаны для абразивных пульп, шламов и газовых сред,

– клапаны тонкого регулирования для дорогих добавок.

ПРОГРАММА «МОДЕРНИЗАЦИЯ КЛАПАНОВ ПОД НОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗВОДСТВА»

Включает перерасчет и замену внутренней «начинки» клапанов под новые условия производства. Такими условиями могут быть, например, переход на новые сорта бумаги, включение макулатуры в процесс, изменение кислотности среды, изменение производительности и др. Наиболее характерным является поставка заново рассчитанных клапанов для устанавливаемых картоноделательных машин секонд хенд.

ПРОГРАММА «УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ КЛАПАННОГО ХОЗЯЙСТВА»

Включает планомерную замену устаревших клапанов и клапанов других производителей при реконструкции с ростом стандартизации и унификации применяемых решений с целью общего снижения издержек. Предназначена для компаний, имеющих большую установленную базу клапанов одного производителя. Состоит из нескольких направлений:

– замена клапанов других производителей, выходящих из строя;

– замена приводов и позиционеров на клапанах других производителей;

– установка клапанов на тех участках, где ранее использовались клапаны других производителей, например, в пароконденсатной системе и гофроагрегатах;

– перерасчет и замена клапанов на клапаны лидера потребляемости в проектных спецификациях при рассмотрении проектов поставки крупного оборудования с целью унификации;

– предложение эффективных планов установки клапанов с критических участков регулирования на менее ответственные участки; применение специализированных сервисных программ для большого количества клапанов, включая обменный фонд и другие современные формы поставки клапанов.

ПРОГРАММА «АГРЕГАТИРОВАННЫЕ КЛАПАННЫЕ УЗЛЫ»

Предназначена для предприятий, которые вводят в действие новую или секонд хенд машину и хотели бы сократить время ввода и получить большую эксплуатационную надежность и повышение эффективности клапанного хозяйства. Программа основана на использовании специальных труб, агрегатированных клапанных узлов, изготавливаемых заранее у аттестованных монтажных организаций, применении калиброванных заранее позиционеров и т.д. Выигрыш достигается в снижении времени на запуск, наладку, снижении эксплуатационных затрат и обслуживания, отсутствия аварий и поломок при пуске из-за некачественного монтажа, возможности применения сервисного обслуживания и включения всей схемы в тело кредита.

ПРОГРАММА «ЗАМЕНА АНАЛОГОВЫХ ПОЗИЦИОНЕРОВ НА ЦИФРОВЫЕ»

Предназначена для предприятий, которые стремятся к росту эффективности регулирования и особенно критических, т.е. наиболее ответственных контуров регулирования. Основана на замене обычных аналоговых позиционеров на цифровые, т.н. «умные» интеллектуальные позиционеры. Включает оценку состояния приводов и позиционеров, выявление участков процесса, дающих максимальный технико-экономический эффект, план мероприятий по предварительной подготовке, включая анализ качества воздуха, и собственно замену аналоговых позиционеров на цифровые, включение устройств интеллектуальной отсечки SWITCHGUARD, программы сервисной поддержки и обслуживания.

ПРОГРАММА «СМАРТИЗАЦИИ»

Предназначена для предприятий, которые уже имеют установленные цифровые контуры регулирования на основе HART или готовы шагнуть к более эффективным решениям на основе PROFIBUS и FOUNDATION FIELD BUS непосредственно от текущего состояния (аналоговые позиционеры). Эффективность достигается за счет полного отказа от аналоговых каналов и получения измерительного цифрового сигнала непосредственно от средств регулирования и измерений, минуя стадию аналогового сигнала. В результате повышается общая пропускная способность, происходит рост и расширение числа передаваемых параметров, их скорость, частота и насыщенность, а значит и точность выполнения сигнала, помехоустойчивость, и в целом снижение общих эксплуатационных затрат. Дополнительное повышение эффективности происходит за счет расширенных возможностей самодиагностики, возможности внедрения уже удаленной диагностики с наиболее качественным цифровым сигналом на основе профессиональных версий программно-диагностического комплекса FIELD CARE.

ПРОГРАММА «ПОЗИЦИОНЕРЫ, ПРИВОДЫ И РЕМКОМПЛЕКТЫ»

Программа предназначена для повышения качества и надежности клапанов и арматуры и рассчитана на ремонтные цеха крупных ЦБК, производителей клапанов и арматуры. Для них предлагаются отдельно также смартпозиционеры, приводы и комплекты для клапанов и арматуры. Эти узлы и элементы могут устанавливаться в т.ч. и на клапаны и арматуру других производителей. Поставка комплектующих – шаров, седел, выполняемых по специальной технологии и не производимых на месте, позволит дать более широкий спектр решений для ремцехов – потребителей.

ПРОГРАММА «ИНСТРУМЕНТАРИЙ» ИЛИ ОТ СТАБИЛИЗАЦИИ К ПРОГРАММИРУЕМОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ»

Предназначена для производств, где есть специальные требования к клапанам в момент их работы. Например, это типовые задачи: уменьшить турбулентность потока в момент открытия; предотвратить резкий гидравлический удар в момент открытия\закрытия; снизить образование воронки или втягивание\выделение воздуха в устройствах вихревой очистки, танках налива, сливных емкостях и др.; предотвратить резкое смешивание компонентов в момент сильного открытия клапана; обеспечить максимальную пропускную способность при подаче\разгрузке среды из танка, емкости, резервуара и др.

Обеспечивается специальным инструментарием, устанавливаемым на клапаны, таким как, например: бустер для усиления хода поршня привода в момент открытия или закрытия; регулируемое и программируемое устройство типа SWITCH GUARD для программируемого движения хода затвора при открытии\закрытии, (например, медленное открытие-быстрое закрытие, 2с быстрого открытия-плавное открытие); регулируемые устройства типа VALVE GUARD для контроля работоспособности аварийных клапанов; пневмоаккумуляторы для поддержания равномерного давления воздуха в позиционерах и приводах, обеспечения их работоспособности в случае отключения компрессорной или подачи воздуха; фильтры – регуляторы для дополнительной очистки воздуха перед подачей в позиционер и привод.

ПРОГРАММА «3 BOX THINKING ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦБП»

Клапаны поставляются для регулирования и получения бумажной продукции определенного качества. Это качество должно быть конкурентоспособным для предприятия – переработчика, на которое поставляет бумагу предприятие. Изучение проблем, возникающих у предприятия, при его работе со своими заказчиками, позволяет предлагать более сильные и обоснованные с точки зрения инвестиций решения.

Пример 1. Влажность. Влажность является наиболее важным качеством для типографий и предприятий по изготовлению упаковки. В случае повышенной или неравномерной влажности плохо ложится краска; возможны обрывы при размотке и натяжении рулона; бумага плохо гофрируется; трудно определить количество наносимого клея и его композицию; в случае превышения влажности бумаги и клея сушка весьма затруднительна; тратится больше энергии на гофрирование и сушку; дольше требуется времени на отлежку; происходит сильное коробление; при резке бумаги возможно разлохмачивание краев и др. С другой стороны разумное повышение влажности в пределах технических условий повышает вес рулона на некоторый процент и может служить источником дополнительной выгоды. Подбор клапанов и решений по автоматизации, позволяющих поддерживать влажность в эффективном и узком диапазоне, позволит получить дополнительную прибыль предприятию и его заказчику.

Пример 2. Вес м². Вес м² и его поддержание на низком уровне является наиболее эффективным инструментом снижения затрат сырья, как для бумажных фабрик, так и их клиентов – переработчиков бумаги. Низкий и стабильный равномерный вес бумаги дает возможность предприятию – переработчику (клиенту клиента) получить более высокий выход, иметь меньше брака, более равномерную влажность, снизить в целом вес изделия и предложить более эффективные решения для потребителей, например, книги, которые весят меньше, гофрокартон и ящики из него пониженного веса м². Можно обоснованнее вводить новые технологии, в которых большую роль играет управление весом м², например, специальные проклейки и суперкаландрирование.

Пример 3. Добавка химикатов. Добавка минимально возможного и стабильного количества химикатов дает в целом выгоду, как бумажной фабрике (клиенту) так и клиенту клиента – переработчику. Переработчик получает качественную поверхность, лучшее наполнение, стабильные свойства конечного продукта, повышение свойств. Клиент получает возможность использовать более дешевое сырье с меньшим содержанием качественного волокна и др. Например, это: повышение жесткости гофротары при введении специальных крахмалов и возможность большей нагрузки на ребро гофроящика; повышение запечатываемости бумаги у переработчика при введении специальных стабилизирующих компонентов и выгода от установки точных регулирующих клапанов; снижение пылимости при резке и выщипываемости при проклейке у переработчика при введении контура регулирования с новым дорогим компонентом, для регулирования подачи которого требуется высокая точность.

ПРОГРАММА « КООПЕРАЦИЯ С ПРОИЗВОДИТЕЛЯМИ ОБОРУДОВАНИЯ ЦБП».

При модернизации, установке оборудования множества различных производителей нарушается эксплуатационная эффективность использования клапанного хозяйства, поскольку при этом появляются клапаны, не характерные для ЦБП. В этом случае для повышения эффективности и снижения затрат за счет унификации предлагается воспользоваться программой выделения арматуры и клапанов из спецификации поставщика оборудования, их пересчета на клапаны основного поставщика (для ЦБП – это клапаны NELES) и поставки с учетом эффективных программ сервисного обслуживания. Достоинства – риск применения клапанов новых систем будет минимальным, легче осуществляется сервисная поддержка, снижаются коммерческие затраты на большое число контрактов и проведение заказа, больше проявляется вероятность получения накопительных скидок и т.д.