Loparex, Sag보상 시스템(Sag-Correction System)으로 생산 가동 유지

접착 제품

Loparex는 특수 실리콘, 폴리머 또는 기타 재료로 코팅된 제지 및 필름 기판인 릴리스 라이너 생산 기업 중 세계 최대 규모를 자랑하는 기업입니다.

라이너는 접착제가 발라져 있는 지지체에 접착되며 지지체가 적용된 경우, 즉 제조 도중이나 상품 라벨과 같이 최종 사용 시에  떼어낼 수 있습니다. Loparex 릴리스 라이너는 테이프 및 봉투 라이너에서 주택 보호를 위한 지붕 공사재 및 접착성 피부용 패치를 통해 약물을 흡수시키는 경피성 의료용 제품에 이르기까지 다양한 제품에 사용됩니다.

위스콘신주 해먼드에 위치한 305,000 평방 피트 규모의 Loparex 생산 시설은 지난 10여 년 동안 매년 세그가 수 회 발생하여 최신 생산 라인이 붕괴되는 사고를 겪었습니다. 새그는 전압이 공칭 전압에서 10% 이상 강하하는 것을 의미하며 그야말로 눈 깜짝할 사이에 발생할 수 있습니다.

이러한 새그는 여러 면에서 생산 장비에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 새그는 작동 시 낮은 DC 전압이 필요한 컨트롤러 및 산업용 컴퓨터를 파괴할 수 있습니다. 또한 비상 정지 회로에서 릴레이를 트립시키거나 드라이브의 DC 버스에서 부족 전압 조건을 생성할 수 있습니다.

사고가 발생하면 생산 다운타임, 전기 장비 손상, 스크랩 증가 및 생산 목표 미달 등의 문제로 이어질 수 있습니다. 더 큰 문제는, 전력 문제를 진단할 능력이 없을 경우 플랜트 직원 누구도 문제를 파악하고 완화할 수 없어 속수무책이 된다는 것입니다.

이러한 에너지 사고의 영향을 줄이기 위해, Loparex는 새그 보상 시스템을 구현하여 세그가 발생해도 최고의 생산 라인 가동을 유지할 수 있도록 했습니다.

새그로 인한 생산 저하

Laparex는 해먼드 시설이 약 6마일에 달하는 전력 공급선 끝 부분에 위치하기 때문에 전력 품질이 좋지 않다는 점을 인지하고 있었습니다. 그러나 전력 품질 사고를 조사할 방법이 마땅치 않았습니다.

새그 문제를 정확하게 파악하기 위해, Loparex는 가장 규모가 큰 코팅 라인에 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley^® i-Sense^® 및 i-Grid^® 지능형 네트워크 시스템을 설치했습니다. 이 라인은 길이가 약 250피트이며 탠덤 압출, 인라인 코팅 및 슬리팅 기능을 포함하고 분당 최대 2,000피트의 속도로 작동할 수 있습니다.

i-Sense 전력 모니터를 구현하자, 이 전력 모니터는 생산 라인의 전력 품질 피드를 클라우드 기반 i-Grid 애플리케이션에 전송했으며, 이 애플리케이션은 전력 사고 데이터를 수집 및 분석한 후 플랜트 직원에게 전달했습니다. Loparex 해먼드 시설의 엔지니어링 관리자인 Greg Weyer는 "우리는 250밀리 초도 안 되는 새그 사고로 전력 품질 80%가 하락할 수 있다는 사실을 알게 되었습니다. "이 처럼 작은 사고로도 전체 라인이나 통신이 중단될 수 있었습니다."

셧다운이 발생할 때마다 다운타임이 발생했으며, 작업자가 제품을 정리하고 다시 라인이 작동하도록 복구하기까지 걸리는 시간에 따라 다운타임은 45분에서 수 시간까지 지속되었습니다. 또한 일부만 가공된 제품은 재활용하거나 회수할 수 없기 때문에 셧다운이 발생할 때마다 10,000 ~ 15,000피트의 폐기물이 발생할 수 있는 일이었습니다.

Weyer는 새그로 발생한 다운타임 사고로 초래되는 생산 시간 손실 및 폐기물 때문에 회사에 발생하는 손실 비용 규모가 평균 5,000달러라고 추산했습니다. 또한 이 라인은 최근 몇 년 동안 평균 약 20회의 세그 관련 다운타임 사고를 겪고 있었으므로, 매년 Loparex에 발생하는 에너지 사고 비용의 규모는 약 10만 달러에 달했습니다.

새그 보상 시스템

전력 품질 사고를 생산 문제와 연관시킨 데이터를 얻은 후, Weyer는 이를 해결하기 위한 조치에 대한 승인을 얻었습니다.

UPS (Uninterruptible Power Supply, 무 정전 전원 공급 장치 ) 시스템과 같은 완전 예비 전원공급장치는 생산 라인의 규모를 고려할 때 너무 많은 비용이 필요했습니다. 대신, Weyer는 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley Dynamic Sag Corrector (DySC^®) 제품을 사용하기로 결정했습니다.

배터리가 없는 제품은 이중 변환 인버터 기술을 사용하여 짧은 새그와 순간 정전이 발생할 때 Ride-through를 최대 5초간 유지합니다. 이는 기계 전체나 시설 전체 보호를 위해 0.25kVA에서 2000kVA까지 확장할 수 있습니다.

i-Sense/i-Grid 시스템 덕분에, Weyer와 그가 이끄는 팀은 해먼드 생산 라인에서 전력 품질 사고로 인해 셧다운이 발생하는 주요 제어 영역을 확인했습니다. 이는 DySC 제품의 구현이 필요한 위치를 결정하는 데 도움이 되었습니다.

생산 라인은 7개의 통합 시스템으로 구성되며 각 시스템에는 각각의 독립형 제어 시스템이 있습니다. Weyer와 팀은 이 제어판 각각에 DySC 제품 하나씩을 설치한 후, 전체 공장에 연결된 공기 압축기에 8번째 DySC 제품을 설치했습니다.

90% 감소

원래 Weyer가 설정했던 목표는 DySC 제품을 사용하여 생산 라인에 50%의 새그가 발생할 경우 Ride-through를 유지하도록 하는 것이었습니다. 그들은 이 목표를 훨씬 초과하여 약 90%의 새그 발생 시에도 Ride-through가 가능했습니다. 이는 다운타임을 줄이고 불량을 줄여 연간 약 9만 달러의 비용 절감 효과를 가져옵니다.

"DySC 제품을 구현한 후 2년 동안, 새그로 라인에 다운타임이 발생한 것은 단 4~5회입니다."라고 Weyer는 말했습니다. "DySC 제품을 구현하지 않았다면 같은 기간 동안 약 40회의 새그로 발생한 다운타임을 겪었어야 할 것입니다." 또한, 이 라인에 통합된 공기 압축기뿐만 아니라, 해먼드 시설에 설치된 7개의 다른 라인 역시 대부분의 전력 품질 사고에도 Ride-through를 유지할 수 있습니다.

Weyer는 처음에 DySC 시스템이 50%의 Ride-through 목표를 달성하면 2년 이내에 투자 비용이 회수될 것으로 예상했습니다. 그러나 예상보다 훨씬 뛰어난 성능 외에도, 이 시스템은 1년 이내에 비용을 회수했습니다.

이제, Weyer는 해먼드 시설의 다른 곳에도 DySC 시스템을 도입할 계획을 가지고 있습니다. Weyer는 "우리는 블로운 필름(Blown Film) 라인 두 곳에도 DySC 제품을 구현할 계획입니다." 라며 " 새그는 이 라인에서 여러 가지 폴트 문제를 일으킬 수 있으며 폴트는 복구하려면 아주 골치가 아픈 문제입니다. 또한 장비 및 전자 장치를 손상시킬 가능성이 있습니다. 우리는 DySC 제품이 이 두 가지 문제를 모두 해결하는 데 도움이 될 것으로 예상합니다."라고 말했습니다.

위에서 언급한 결과는 Loparex가 다른 제품과 함께 로크웰 오토메이션 제품 및 서비스를 사용하는 경우에만 해당됩니다. 다른 고객의 경우, 구체적인 결과가 상이할 수 있습니다.

Allen-Bradley, DySC, i-Grid 및 i-Sense는 로크웰 오토메이션의 상표입니다.