Skip to main content

Spoločnosť Merco Machines testuje bubny bez plytvania héliom

S pomocou riadiacej jednotky pohonu SIMATIC vyvinula spoločnosť Merco Machines hybridný tester únikov, ktorý výrazne znižuje spotrebu hélia pri testovaní bubnov.

Priemysel výroby bubnov čelí problému: každý bubon musí byť testovaný na úniky, no štandardná metóda s héliom je nákladná, energeticky náročná a neudržateľná. Spoločnosť Merco Machines z Merelbeke-Melle preto vyvinula hybridný tester únikov, hybridné riešenie, ktoré mení pravidlá trhu. Stroj, vybavený inovatívnou technológiou Siemens, umožňuje presné testovanie bez plytvania vzácnym héliom. Donaat Wambacq, spolugenerálny riaditeľ: „Ak testery únikov na báze hélia zmiznú z priemyslu do 10 rokov, bude to zásluhou spoločnosti Merco Machines. Pre environmentálne uvedomelého výrobcu strojov to môže byť silná motivácia.“

Od mydlových bublín cez hélium a späť

Detekcia únikov v bubnoch je prekvapivo náročná. „Najjednoduchší spôsob je vziať fľašu s mydlovou vodou a natrieť ju na zvar,“ vysvetľuje Donaat. „Ak uvidíte vzduchové bubliny, máte únik. To je stále najpresnejšie riešenie, aké existuje.“ Tento postup je všakpracovne náročný a finančne neudržateľný.

Preto sa hľadali alternatívy. Prvým pokusom bolo meranie tlakových rozdielov vo vákuu. Skúmalo sa, či je rozdiel tlaku spôsobený teplotou alebo únikom. Toto rozlíšenie je však niekedy ťažké určiť.

Ďalším krokom bol tester únikov na báze hélia: do každého bubna sa vstrekne malé množstvo hélia, bubon sa umiestni do vákua a pomocou spektrometra sa meria, či hélium uniká. „Funguje to mimoriadne presne,“ hovorí Donaat. „Takmer tak dobre ako mydlový test. Nepotrebujete žiadny personál a proces je možné plne automatizovať.“

Bol tu však háčik. „Samotný spektrometer je veľmi drahý a hélium je tiež veľmi nákladné. Je to preto, že množstvo hélia na Zemi je obmedzené. Okrem toho sú testery únikov na báze hélia pre priemysel výroby bubnov stokrát až tisíckrát presnejšie než je potrebné. Všetko totiž do určitej miery uniká. Pre väčšinu aplikácií takáto úroveň presnosti v skutočnosti nie je nevyhnutná.“

Prelom: vákuové testovanie pri konštantnom prietoku

Spoločnosť Merco Machines preto hľadala tretiu cestu: presnejšiu než staré diferenciálne tlakové merania, no bez spotreby hélia typickej pre spektrometrické testery. Po rokoch výpočtov a testovania našla riešenie vo vákuovej technológii.

„V podstate robíme to isté ako tester únikov na báze hélia, ale nepočítame častice. Sledujeme iba tlak,“ vysvetľuje Donaat. Pri rozdiele tlaku približne 0,6 bar dosahuje vzduch unikajúci cez netesnosť konštantnú rýchlosť. „V tom momente môžete okamžite určiť, či existuje únik. Netreba viac čakať.“

Práve to odlišuje toto riešenie od konvenčných diferenciálnych tlakových testerov, kde je najprv potrebné čerpanie, následne čakanie a až potom meranie poklesu tlaku. To trvá 20 až 30 sekúnd na jeden bubon. Navyše sa meria iba prechodový jav, ktorý môže byť ovplyvnený teplotou alebo tlakom vzduchu. Pri vákuovom teste existuje priama závislosť medzi tlakom a prietokom. „Môžeme merať okamžite.“

Technológia pracuje s absolútnym vákuom 100 milibarov. „To je už pomerne hlboké vákuum, no menej extrémne než pri testovaní héliom.“ Výhodou sú menšie čerpadlá, nižšia spotreba energie a jednoduchšie utesnenie.

Merco Machines - Donaat Wambacq

O spoločnosti Merco Machines

Merco Machines patrí medzi svetových lídrov v oblasti strojárstva pre priemysel výroby bubnov. Spoločnosť so sídlom v Merelbeke-Melle zamestnáva 50 pracovníkov a dosahuje ročné tržby viac ako 15 miliónov eur.

Ak testery únikov na báze hélia v priebehu 10 rokov z priemyslu vymiznú, bude to aj zásluhou spoločnosti Merco Machines. To predstavuje pre výrobcu strojov významný motivačný faktor.
Donate Wambacq, Spolugenerálny riaditeľ, Merco Machines

Od teórie k praxi: hybridné riešenie

Z technického hľadiska vákuový tester fungoval bezchybne, no trh predstavoval významnú prekážku. „Naši klienti uvádzali: naši zákazníci vyžadujú, aby bol každý bubon testovaný héliom,“ vysvetľuje Donaat. „Sme si vedomí, že táto požiadavka nie je v skutočnosti nevyhnutná. Je však náročné presadiť stroj, ktorý nedokáže splniť očakávania zákazníka vášho klienta.“

Riešenie bolo pragmatické: hybridný tester únikov. „Preto sme náš stroj vybavili aj spektrometrom. Zákazník tak môže podľa potreby kombinovať oba prístupy, alebo napríklad testovať jeden zo sto bubnov pomocou hélia na overenie správnosti výsledkov.“

Rozdiel v spotrebe je pritom zásadný. Tradičný tester únikov na báze hélia spotrebuje približne 20 miligramov hélia na jeden bubon. „Ak zákazník testuje dávku 100 000 bubnov, ktoré sú v dôsledku výrobnej chyby netesné, celý priestor sa nasýti héliom. Následne sú aj správne bubny vyhodnocované nesprávne, pretože hélium zostáva prítomné vo vzduchu.“ Pri hybridnom riešení sa štandardne využíva vákuové testovanie, pričom hélium sa používa len na kontrolné vzorky.

Partneri v oblasti inovácií

Pre spoločnosť Merco Machines bola voľba technológií Siemens strategickým rozhodnutím. „Pred pätnástimi rokmi sme plne prešli na Siemens,“ uvádza Donaat. „Ako vedúci oddelenia návrhu som vždy vnímal riadenie ako kľúčový prvok. Už na začiatku inžinierskeho procesu musíte mať jasnú predstavu o tom, ako bude systém riadený.“

Táto štandardizácia prináša výrazné prevádzkové výhody. „Máme päť programátorov. Ak by každý typ stroja využíval odlišný program, pri poruche alebo absencii by okamžite vznikol problém. Vďaka TIA Portal a knižniciam pracujeme štandardizovane. To bol zásadný posun.“

Merco Machines - Partneri v oblasti inovácií

Kľúčovú úlohu v hybridnom testeri únikov zohrala riadiaca jednotka pohonu SIMATIC s T-CPU. „V minulosti bolo potrebné kombinovať PLC pre senzory a výstupy s pohonmi vybavenými vlastnou inteligenciou pre polohovanie. T-CPU tieto funkcie integruje: technológiu, bezpečnosť aj PLC do jedného celku.“ Pohony SINAMICS zároveň zabezpečujú vysokú energetickú efektívnosť. „Vďaka spoločnej DC zbernici sa brzdná energia prenáša medzi hriadeľmi, čím sa minimalizujú energetické straty vo forme tepla. Tento princíp uplatňujeme vo všetkých našich strojoch. Vďaka technológiám Siemens dosahujeme výrazne nižšiu energetickú stopu v porovnaní s konkurenciou.“

Využívaním riadiacich systémov Siemens je energetická stopa našich strojov výrazne nižšia v porovnaní s konkurenciou.
Donate Wambacq, Spolugenerálny riaditeľ, Merco Machines

Partnerstvo OEM: inovácie prostredníctvom spolupráce

Partnerstvo OEM medzi spoločnosťami Merco a Siemens sa vyvíjalo prirodzene. „Chceli sme štandardizovať na Siemens, ale zároveň mať aj priamy kontakt,“ vysvetľuje Donaat. „Keď sme programovali v TIA a pracovali s pohonmi a narazili na problém, museli sme ísť cez bežný helpdesk. Kým ste vysvetlili, v čom je problém... To jednoducho nebolo realizovateľné.“

Vďaka OEM partnerstvu má Merco priamy prístup k expertom v rámci línie APC. Spolupráca však funguje obojstranne. Merco pôsobí ako skorý používateľ nových produktov Siemens, čo je podľa Account Managera Thomasa Vermeira „typické pre OEM partnera: prijíma inovácie a pomáha ich zdokonaľovať.“ Takáto otvorenosť si vyžaduje dôveru a úprimnosť, zdôrazňuje Donaat: „Nové komponenty najprv testujeme v našom laboratóriu a zároveň otvorene hovoríme, ak niečo nie je uspokojivé. To je skutočné partnerstvo.“

Pre spoločnosť Merco znamená udržateľnosť viac než len úsporu energie alebo elimináciu hélia. Zahŕňa aj životnosť strojov. „Zákazníci od nás očakávajú, že budeme vyrábať stroje, ktoré vydržia 30 rokov,“ uvádza Donaat. „Ešte minulý týždeň sme museli dodať náhradný diel pre stroj z roku 1979.“ Takáto dlhá životnosť si vyžaduje spoľahlivé komponenty a dlhodobú podporu. „Stále existujú zákazníci s riadiacimi systémami S5. Náhradné diely sú pre ne stále dostupné.“

Merco Machines - Thomas Vermeir
Len málo výrobcov strojov v Európe dokáže dosiahnuť úroveň inovatívnosti, akú preukazuje spoločnosť Merco Machines.
Thomas Vermeir, Manažér účtu, Siemens

Trh sa mení

Hybridný tester únikov nepredstavuje len ďalší produkt, ale kľúčový prechodový nástroj. „Zákazník môže dnes využívať hybridné testovanie alebo napríklad testovať jeden zo sto bubnov pomocou hélia na overenie správnosti procesu,“ vysvetľuje Donaat. „Spotreba hélia je minimálna, ale zároveň je možné presvedčiť odberateľov.“ V konzervatívnom odvetví ide o zásadný faktor.

Ekonomické prínosy sú jednoznačné: nižšie náklady (bez potreby hélia a s menšími čerpadlami), nižšia energetická náročnosť a rýchlejšie testovanie. „Nie je potrebné čakať 20 sekúnd. Únik je možné identifikovať okamžite.“

„Som presvedčený, že v priebehu 10 rokov budú testery únikov na báze hélia nahradené hybridnými riešeniami,“ uvádza Donaat. „A v konečnom dôsledku môže zaniknúť aj hybridný prístup, pričom zostane len vákuové testovanie. V takom prípade spoločnosť Merco Machines zabezpečí elimináciu používania hélia v priemysle výroby bubnov.“

Merco Machines - Zmena na trhu

Výhody v skratke

  • Výrazné zníženie spotreby hélia: z 20 mg na bubon na náhodné testovanie
  • Rýchlejší testovací cyklus: okamžité meranie vďaka princípu konštantného prietoku
  • Nižšie energetické náklady: menšie vákuové čerpadlá a rekuperácia energie prostredníctvom pohonov SINAMICS
  • Nižšie prevádzkové náklady: bez potreby používania drahého hélia pre každý bubon
  • Pripravenosť na budúcnosť: prechodové riešenie smerom k úplne bezhéliovému testovaniu
  • Spoľahlivá technológia: Siemens T-CPU a riadiaca jednotka pohonu pre komplexné riadiace procesy
  • Dlhá životnosť: komponenty s podporou 20–30 rokov