중국 쓰촨성의 야둥 시멘트(Yadong Cement)가 구축한 컨베이어 시스템은 최첨단 기술력이 결집된 엔지니어링 걸작으로, 속도 가변형 드라이브를 장착해 신뢰성과 효율성이 뛰어난 솔루션이 설치됐으며, 오직 2개 드라이브 헤드만으로 전체 공장이 가동된다.

쓰촨성 제1의 도시 청두에는 빌딩, 시설물, 도로 건설 등 각종 공사가 진행되고 있어 건설자재 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 대응하기 위해 대만계 기업인 아세아 시멘트 그룹(Asia Cement Group)은 2006년에 하루 4,200톤의 시멘트를 생산할 수 있는 시멘트 공장을 건설했으며 이후에도 단계적으로 확장했다.

그러나 공장 건설에는 시멘트 생산에 필요한 석회석을 약 30km 떨어진 채석장으로부터 운송해야 하는 환경 조건상의 문제가 있었다. 석회석을 보다 효율적으로 운송하기 위해 현재 사용하지 않던 철도 노선을 활용하기로 결정했는데, 이 철도 트랙의 중간 지점에는 댐이 있어 공장까지 이어지는 마지막 12.5km 구간은 다른 방법을 동원해야 했다. 그 대안으로 컨베이어 시스템을 선택했다. 결론적으로는 복잡하고 열악한 조건에서 가장 실용적이고 경제적인 솔루션으로 입증됐다. 쓰촨성 야둥 시멘트는 곡선구간 및 V자형 홈이 파여 있는 벨트 컨베이어 시스템을 건설하고자 West phalian Beumer에 컨베이어 시스템 건설을 의뢰했다. 총 길이 12.5km에 이르는 컨베이어 시스템은 시간당 1,500톤을 운반할 수 있으며, 1.5km 길이의 댐과 대나무 보호림을 가로지르게 됐다. 거리가 짧은 구간 사이에서도 최대 100m까지의 높이 차를 극복할 수 있었다.

열악한 지형 조건에서 안전한 운송 보장

Beumer는 내리막과 오르막 각각 6개 구간에서 발생되는 컨베이어 벨트 인장력을 완벽하게 제어하기 위해 높은 신뢰성과 강력한 성능을 자랑하는 지멘스 드라이브를 선택했다. 장거리를 연결하는 컨베이어 벨트 길이와 곡선 구간에도 불구하고 단 2개 드라이브 헤드만 사용해 컨베이어 시스템을 구축할 수 있었다. 각 드라이브 헤드의 총 출력은 약 1.5W로 2개 드라이브 드럼이 분산 공유하고, 그 중 하나는 480kW 모터로 구동되며 다른 하나는 같은 출력의 모터 2개로 구동된다. 이 시스템은 N-compact 시리즈의 견고한 초소형 저전압 모터를 사용하므로, 공장 시설의 통합을 간편하게 구현하고 공간을 절약하며 기본 건설비용을 절감할 수 있다. 특히 모터는 운전 신뢰성이 뛰어나고 운영 효율성도 높아 소유비용 절감에 도움을 준다. 기계 드라이브 기술은 뛰어난 신뢰성, 낮은 유지보수 비용, 높은 효율성으로 유명한 플랜더 기어박스 및 커플링을 사용한다.

뛰어난 경제성과 효율성

전체 컨베이어 시스템의 효율성과 신뢰성을 더욱 높이기 위해 엔진에는 가변 속도 작동을 위한 주파수 컨버터가 장착된다. 따라서 적용 부분에 따라 컨베이어 시스템의 에너지 소비량을 최대 20%까지 절약할 수 있다. 속도 제어 벨트 시스템의 저소음, 유연한 가속력, 뛰어난 제동 성능은 기계 모듈과 컨베이어 벨트의 신속하고 정확한 운송을 보장한다. 벨트 진동 억제 기능은 특히 베어링에 가해지는 기계적 응력을 추가로 줄여준다.

캐비닛 모듈식 설계 방식이 채택된 SINAMICS S120 주파수 컨버터가 사용되며, 이 컨버터는 컨베이어 벨트의 드라이브 헤드의 규격에 알맞게 모듈식으로 조립할 수 있다. 타입별로 테스트를 통과한 캐비닛 모듈은 표준화된 인터페이스를 통해 빠르고 간편하게 연결 및 조립이 가능하다. 전원 모듈과 모든 축을 제어하는 중앙 제어 유닛 간의 통신은 드라이브 내부의 Drive-CLiQ 인터페이스를 통해 이뤄진다. 전원 장치에는 중앙 전원 공급장치와 공통 DC 버스 바가 위치하고, 캐비닛 모듈의 전면과 후미에는 각각 2개의 드라이브 헤드가 장착된 3개 모터가 구성돼 있다. 이처럼 모터와 컨버터의 완벽한 상호 결합을 통해 지형적 환경이 열악한 환경을 극복하고, 공장까지 석회석을 에너지 효율적인 방식으로 운반하는 최적화된 드라이브 솔루션을 구현했다.

개방형 아키텍처

컨베이어 시스템은 광섬유 케이블을 사용하는 PROFIBUS를 통해 총 12.5km 거리에 가해지는 부하를 보정할 수 있는 방식을 제공해 컨베이어 벨트 속도를 완벽하게 제어할 수 있다. SIMATIC S7-317 컨트롤러는 중앙 감시 및 제어 센터의 역할을 하는데, 온도 범위가 확장된 SIPLUS 버전의 컨트롤 및 네트워크 컴포넌트는 기후에 관계없이 항상 실외 시스템 부분의 작동 신뢰성을 보장한다. 2개 드라이브 헤드에 설치된 MP377 멀티 패널은 전체 시스템의 간편한 작동과 모니터링 환경을 제공한다. 이 장치는 하드 디스크 및 냉각팬 모두 설치돼 있지 않기 때문에 강한 진동과 먼지 오염을 충분히 견딜 수 있는 내구성을 자랑한다. 이와 함께 WinCC Flexible 솔루션이 제공되므로 공정별 맞춤형 사용자 인터페이스를 구현할 수 있으며, 중국어는 물론 다국어 그래픽 환경을 지원한다. 더불어 포괄적이고 효율적인 진단 기능과 함께 제공되므로 시스템을 운영하는데 큰 도움이 된다.

12.5km에 이르는 장거리 컨베이어 벨트가 험준한 지형 조건 속에 설치돼 있지만 가변 속도 모터를 장착한 효율적인 드라이브는 작동 신뢰성을 보장한다.

[월간 FA저널 ()]

[저작권자 © FA저널 SMART FACTORY, 무단 전재 및 재배포 금지]