사례 연구: ABB 드라이브 업그레이드로 대형 제지공장 슬리터-리와인더 성능 향상

미국은 연방 지속가능성 네트워크 추산 연간 약 800만 톤 사무용지를 소비합니다. 이는 20피트 높이 장벽을 6,815마일 뻗을 수 있는 양입니다. 이 수요를 맞추려 제지공장은 효율과 품질 개선을 끊임없이 추구합니다. 제지 공정의 수많은 설비 중 슬리터-리와인더는 필수불가결합니다.

슬리터-리와인더는 메인 제지 라인에서 거대한 롤을 풀어 작은 섹션으로 자르고 배송용 관리 가능한 롤로 재감습니다. 최종 공정 단계이므로 이 설비의 결함은 공장 전체를 멈출 수 있습니다.

다수 모터와 제어 유닛으로 구성된 슬리터-리와인더는 공장 내 가장 정교한 설비 중 하나입니다. 핵심은 텐션 제어로, 종이 롤 품질을 좌우합니다. 공정 전반에 걸쳐 일정한 힘이 가해져야 완벽한 웹 트래킹, 정밀 슬리팅, 적절한 롤 밀도 프로파일이 보장됩니다.

닙 제어 외에 롤 품질은 드라이브 성능에 달렸습니다. 와인더는 조정 시스템으로 작동해 연속 정지-전속-감속 사이클에서 타이트한 속도와 토크 제어를 제공해야 합니다. 미세한 부정확성도 시트 파단, 거친 에지, 텔레스코핑, 오프셋, 타이업을 일으켜 다운타임, 불량 롤, 이익 손실을 초래합니다.

목표: 지속적 고속 생산

생산성과 효율 제고를 위해 미국 남동부 소재 선도 제지공장이 슬리터-리와인더 재건과 최신 기술 통합을 결정했습니다. 업그레이드 목표: 롤 품질 향상, 기계 속도 최대화, 고비용 셧다운 제거.

공장은 미 종합 시스템 통합업체 SDS Inc.와 협력했습니다. SDS는 기존 시스템 평가 후 현재 모터와 부품 활용, ABB 최신 ACS800 AC 드라이브와 신형 DCS800 DC 드라이브(해당 클래스 최고 DC 드라이브) 설치, SDS Intelli-Wind(인기 2드럼 와인더 HMI, TNT 제어, 레시피, 수치/그래픽 설정값, 퍼미시브, 진단 기능 탑재) 결합으로 비용 효율적 솔루션 제공.

SDS 엔지니어들이 수차례 현장 방문해 상황 평가. 기존 슬리터-리와인더의 여러 문제점 식별.

"모든 이해관계자 관점 이해가 필수적"이라고 SDS 수석 세일즈 엔지니어 John Parker는 말합니다. "유지보수팀은 부품 고장과 아날로그 드리프트 방지를 위한 드라이브룸 정밀 온도 제어 필요성 제기. 생산은 높은 가동률, 더 나은 롤 품질, 현대적 설비 원함. ABB와의 파트너십으로 이 목표들 달성 가능했습니다."

구형 설비: 비효율적이고 유지비 고비용

ABB와 SDS 전문가 모두 공장이 25~30년 된 드라이브 시스템 운용 중임을 지적했습니다. 제조업체들 사이에서 증가하는 추세입니다. 슬리터-리와인더 드라이브 시스템은 수리 비용이 점점 늘고, 더 이상 교체 불가한 구형 부품들로 구성. 아날로그 설비는 드리프트로 지속적 관리 필요, 오래된 배선은 힌지 지점에서 파단 시작. 사이리스터 어셈블리와 퓨즈 고정 기계 어셈블리는 수리 불가, 파워 모듈은 구조적 무결성 이슈 직면.

SDS 수석 애플리케이션 엔지니어 Craig Tierno는 아날로그 레귤레이터를 디지털로 교체하면서 기존 파워 브리지 유지는 비현실적이라고 설명. 파워 모듈 내 SCR이 더 이상 신뢰할 수 없어 SDS는 드라이브와 제어 시스템 완전 업그레이드로 신뢰성과 성능 개선 권고.

"DC 파워 모듈 잔여 수명 내라면 보통 신규 디지털 고성능 프론트엔드(DFE) 리트로핏으로 기존 SCR 유지하며 제어 향상 제안합니다. 이번 케이스는 그 방안이 불가했습니다."라고 Tierno.

신기술이 드라이브와 시너지

드라이브 솔루션 탐색 중 SDS는 ABB가 AC 제품과 동일한 소프트웨어 도구와 통신 모듈을 공유하는 신규 DC 드라이브 개발 중임을 발견. 이 호환성으로 DC와 AC 부품 매끄러운 통합 가능.

북미엔 여전히 광범위한 HP와 속도 범위의 DC 모터 설치 기반 존재. 적절한 유지보수로 장수명 가능해 고객들은 통상 교체 원치 않음. 이 모터들에 제어 기술을 지속 혁신하는 ABB 같은 공급사 발굴이 SDS에 초기부터 명확한 이점 제공.

리트로핏에 ABB DCS800 드라이브 4대 설치. 1번: 500HP 언와인드 모터(점보 모롤 텐션 제어). 2번: 50HP 리드인 롤(슬리터로 종이 이송). 3,4번: 250HP 프론트/리어 드럼(기계 속도 레퍼런스와 리와인드 롤 프로파일링 토크 제공). 모든 DC 드라이브는 대형 롤과 높은 토크 요구로 1분간 200% 전류 한도 허용 설계.

ACS800 AC 드라이브 2대(각 15HP)가 라이더 롤 엔드 구동, 가감속 토크용 수직력 공급. 모터 프레임 크기는 마력과 환기 스타일 기반 선정(모터가 이동식 라이더 롤 프레임에 장착).

텐션 제어용 신규 로드셀

언와인드 구간 구형 로드셀을 ABB PillowBlock 타입 Pressductor 트랜스듀서(PFTL 유닛)로 교체. 물리적 직접 호환성과 사전 캘리브레이션으로 텐션 제어 향상하며 설치 시간과 비용 절감.

호환 플랫폼; 기존 DC 모터와 리트로핏

통합업체들은 DCS800이 공장 엔지니어링/IT 직원(이미 DC 드라이브 운용과 커미셔닝 익숙)과 이상적 매치라 평가. ABB 보완 ACS800이 유사 룩앤필로 AC 전환 용이.

"DC 드라이브가 AC 제품과 동일 플랫폼에서 보완되도록 하는 게 핵심"이라고 Tierno. "이 시너지로 리트로핏터들이 풀 파워 시스템 교체 비용의 일부로 최첨단 기술과 탁월한 제어 제공 가능."

와인더 운영 소프트웨어로 마스터 제어

드라이브와 함께 SDS iWind 와인더 운영 소프트웨어 설치. 롤 프로파일과 품질 최적화 설계. 자동 정지, 제품 레시피, 수치/그래픽 설정값, 퍼미시브, 완전 진단 제공. 직관적 인터페이스로 제어 설비와 드라이브 하드웨어 직접 통합, 트러블슈팅과 유지보수 간소화.

TNT(텐션, 닙, 토크) 중심 SDS 아키텍처로 공장 니즈인 롤 품질 개선 충족. 자동 정지 기능으로 제품 길이/직경 이슈 해결, 퍼미시브와 진단 페이지로 운영자 신속 지원, 유지보수 콜 감소. 레시피 시스템으로 운영이 주문 신속 설정과 제품 일관성 유지.

사전 제작 고가 패널로 5일 설치 달성

리트로핏은 기존 구조(깔끔한 오픈 패널 설계, 최소 제어실 공간) 활용. 바닥 장착 캐비닛 대신 모든 파워 모듈, 차단기, 부품을 고가 패널에 배치. 이 방식으로 SDS가 드라이브별 별도 서브 패널 사전 제작, 구설비 철거 전 드라이브 개별/통합 테스트 가능. 통신, 애플리케이션 SW, 드라이브 기능 철저 테스트 후 설치와 커미셔닝 진행.

설치와 커미셔닝 순조. SDS 엔지니어 약 4주간 회로도 설계, 드라이브/컨트롤러 SW 작성, 패널 제작. 2주 테스트 단계 후 공장 요구 5일 비상 계획 내 신규 설비 설치 완료. 엔지니어 시작 후 수일간 현장 잔류로 플랜트 운영자 원활한 전환 지원.

최적 가동률 실현한 위닝 조합

DCS800과 ACS800 드라이브, iWind 소프트웨어 설치 후 공장 목표 달성: 생산 증대, 최고 속도 효율, 우수 롤 품질, 유지보수 감소, 최소 셧다운. 이전 부품 고장 셧다운 사실상 제거.

"ABB 제품과 지원 만족, 향후 프로젝트도 ABB 지속 활용 계획"이라고 Parker. "현재 8개 제지 제조 프로젝트 진행 중, ABB ACS800, DCR-/DCS-800 다양한 용도로 추천."

Tierno 추가: "ABB와 뉴 베를린 팀과의 관계 매우 보람. 신규 DCS800 제품 납품과 교육 훌륭히 지원."

ABB 제품이 SDS에 각 고객 특정 니즈와 예산 충족 위한 자원과 유연성 제공.

ABB와 SDS 또 다른 축하 거리: 이 제지공장 설치가 미국에서 DCS800이 완전 시스템 패키지로 통합된 첫 사례. DCS800의 근무한 확장성으로 향후 수년간 고객에 드라이브와 소프트웨어 공급 기대.

대형 남동부 제지공장 슬리터-리와인더 DC/AC 드라이브 리트로핏 회로도.

마스터 패널: ABB ACS800 라이더 롤 AC 드라이브와 마스터 컨트롤러 포함.

언와인드 드라이브 – 시스템 테스트 중 신규 ABB DCS800.

좌측부터: 페이퍼 롤, 프론트 드럼, 리어 드럼 패널에 ABB DCS800 DC 드라이브. 패널 사전 제작으로 슬리터-리와인더 전체 리트로핏 5일 내 설치 가능.

자세한 정보: www.abb.us/drives 방문 또는 Thomas Junger, ABB Inc. 제품 라인 매니저, 262-785-3377 또는 Thomas.junger@us.abb.com 연락.