事例
ボイラー給水用の水位制御の小さな変化が大きな変化をもたらしました
ボイラーのエネルギー効率とガス使用量が改善され、蒸気の質と水位の制御能力も向上しました。故障も、何の問題もありません。
状況
商業的なウイスキー製造によって蒸気は非常に重要です。それは、年間1億リットル以上のアルコールを生産するスコットランドのWilliam Grant & Sons’s Girvan 蒸溜所でも例外ではありません。
「小麦の加工にはすべて蒸気を使います」と、メンテナンスチームのリーダーである Scott Curran 氏は説明します。毎週、Grant 社では5,000トンの穀物を、醸造プロセスに応じてさまざまな方法で製粉・加工しています。Grant 社では、すべての水の予熱に蒸気を使用し、加工プロセスの一部には直接噴射蒸気も使用していると彼は説明します。加工された麦芽や穀物が蒸留塔に到達すると、アルコールを含む蒸気を除去するために再び加熱する必要があります。
「これらのプロセスのために大切な上記を発生させる必要があります。非常に多くの需要があると言えます。」と、Scott Curran氏は言います。
「以前、Grant 社は蒸気の品質に問題を抱えていました。蒸気の質は工場に大きな影響を与えます。多くの工場では、蒸気の質が良くなると、蒸気内の水分保持量が少なくなります。つまり、高品質の蒸気を使えば、製品や加熱システムへの実際の経路の汚れを抑えることができ、熱伝導も良くなります。凝縮水も減らせます。」
Scott氏 によると、Grant 社でのこれらの問題は、ボイラー給水の水位の制御方法に起因していました。「ボイラー側の制御が悪いと、蒸気の中で必要以上に液体や水蒸気を実際のラインに流してしまいます。そしてウォーターハンマーが発生し、大量のドレンが戻ってきます。実際に、ラインに水が流れ込んでくるのを見たことがあり、これは大きな影響を及ぼしかねません。」
制御の欠如は大きな非効率を生むだけでなく、手動で水位を制御しようとするプラントオペレーターにとっても頭痛の種だと彼は言います。「この問題を乗り切り、蒸気品質を回復させ、レベル機として運転されるべきところに備えようとしているオペレーターは、その責任を負うべきではありません。つまり、現場ではなく、実際の根本的な原因を解決するために私たちができることは何でも、現場での作業以上にプラスと言えます」。
彼は続けます「水位を適切に制御すれば、蒸気の質は向上します。また、エネルギー効率が高くなれば、プラントへの影響も少なくなります。」
スコットランドのWilliam Grant & Sons’ Girvan 蒸溜所の蒸気ボイラー3基。
ソリューション
Scott 氏がその解決策を見つけたのは偶然でした。
「その時点では、蒸気の質を気にしていたわけではありません。ボイラーの給水バルブが頻繁に故障することが気になっていました。ボイラーの給水バルブに問題が起きてから6ヵ月になろうとしていました。」
Grant 社の工場のエンジニアリングストアスペシャリストでERIKSの地域プランナーである James Mason 氏の提案により、 Scott Curran 氏は英国バーミンガムで開催されたグルンドフォスiSOLUTIONSのイベントに参加しました。グルンドフォスのiSOLUTIONSは、ポンプ、センサ、コントローラ、SCADAシステム間のインテリジェントな接続を利用して、アプリケーションに新たな効率をもたらします。
Scott 氏は、このイベントでグルンドフォスのアプリケーションマネージャーである Søren Mortensen と出会ったと言います。「彼は私に、閉回路動力の連続制御のデモを見せてくれました。私たちは工場全体でもそれを使用しています。でも、彼がそれをボイラー用だと言った時、突然何かがひらめいた感じがしました。」
「私は以前から、ボイラーの給水バルブで静的な制御をするのはなぜだろうと考えていました。最新のテクノロジーを導入したことで、4-20mA出力を可変速駆動装置で得られるようになりました。これによりあらゆる工場の全ての水位を、非常に正確かつ安定的に制御できるようになっただけでなく、故障も簡単に見つけられるようになりました。」
その会話から、Grant 社のボイラーの1つで Six Sigma Yellow Belt のトライアルプロジェクトが始まり、実際にどの程度効果があるのかを確認することになりました。
「Grant 社は、エネルギー、コスト、節約、工場の生産性向上など、自社の事業の将来性を考えています。それが前進する道であることは明らであり、彼らはそれを受け入れています。」と、ERIKSのJames Mason 氏は言います。
グルンドフォスは、Grant 社のボイラー給水用の固定速CRポンプを、インバータおよびコントローラ内蔵のMGEモータを搭載したCREポンプに交換しました。また、ボイラーから調節バルブも取り外しました。CREポンプは蒸気ボイラー内の水位を制御し、需要に応じてポンプ速度を調整します。同時に、内蔵された機能（リミット超過や信号リレー出力など）を利用してバイパスバルブを制御し、バーナーは稼働していてボイラーが水を要求していない時にエコノマイザーを通る流れを確保します。すべての制御は、安全で効率的なボイラー運転と複雑さを軽減するために、CREポンプによって正確なタイミングで処理されます。
グルンドフォスCREポンプ（中央左の赤いカバー付き）には、インバータとコントローラが内蔵されています。これは、ボイラー給水制御システムの通常の調節弁に代わるものです。ポンプは、需要に応じて速度を上げたり下げたりします。
成果
設置から6ヵ月後、Scott Curran 氏は、今回のポンプ交換がなければボイラーの故障したバルブを交換することになっていたと言いました。現在、ポンプは故障することなく稼働しています。
「この小さな変化から生み出された改善は、非常に大きなものでした。ボイラーのエネルギー効率とガス使用量が改善され、蒸気の質と水位の制御能力も向上しました。ボイラー上部の蓄積も制御できるようになりました。故障もなく、何の問題もありません。オペレーターの頭痛の種が減り、柔軟性が非常に高いです」と、彼は言います。
彼によれば、ボイラーのガス使用量だけで、最初の分析では弱火で1.4％、最大で6％の節約になります。
「純粋にボイラーのパフォーマンスが大幅に向上しました。ポンプは、ボイラーが必要とする以上の量を供給できます。それがこのシステムの優れた点です。以前のようにボイラーの浸水や冷却の問題はありません。そして、それがエネルギーの節約と蒸気の質の向上につながるのです」。
「Grant 社では自社発電を行っているため、電力の節約は重要ですが、ガスの節約ほど重要ではありません。しかし、ポンプ1台だけで約40パーセントの省エネを実現しています。これは年間約5,000ポンド（5,600ユーロ）に相当します。大きなポンプを使わないので、スペアパーツも安くなります。これらの影響に加えて、信頼性も向上します 」。
Scott Curran 氏は最後に付け加えました。「私のメンテナンスチームのメンバーの視点も見ていただきたいです。修理は簡単でなければなりません。彼らは来る日も来る日も修理をすることを望んでいないのです。彼らが簡単に修理をできることは、チェックリストの全項目で確認済です。私は、誰もがこれをやるべきだと思います。やらない理由は1つも思いつきません。もし思い当たることがあれば、私に連絡してください」。
Grant 社のボイラー給水の水位制御用の新しいCREポンプの1台と、グルンドフォスのシニアアプリケーションマネージャー Michael Rasmussen。
グルンドフォスの供給:
Grant 社のボイラー給水の水位制御用にグルンドフォスは可変速とインテリジェンスを内蔵したCRE 15-8ポンプを供給しました。