UWT toimittaa laitteita kaikkialle maailmaan. Kerromme UWT:n tuotevalinnoista niin kotimaassa kuin maailmalla

3.2.2021

Mittausanturit sementin valmistuksen erilaisiin vaatimuksiin 

Tehtaat ovat kiireisiä pitämään kiinni rakennusalan raaka-aineiden monista haasteista, siilojen tai putkistojen muuttuvista käyttöolosuhteista tai ex-sertifikaattien tarpeesta. Tällaiset vaatimukset edellyttävät mittausratkaisuja, jotka ovat monipuolisia, samalla kun ne edustavat kustannustehokasta investointia ja tarjoavat täysin varusteltuja versioita vastaamaan monenlaisia ​​vaatimuksia. Sementin tuotannon prosessivirran tukemiseksi luotettavimmalla tavalla on löydettävä sopivan anturiteknologian ratkaisut sisällön ja pistetason mittaamiseen.

Tapauskertomus:

Yhdessä Saudi-Arabian suurimmista sementtitehtaista UWT kohtasi erityisen vaativia sementtisäiliöiden pinnanmittaushaasteita. Tehdas etsi sementtisiiloille ​​luotettavaa sisällönmittaustekniikkaa sekä joustavaa anturijärjestelmää tasojen raja-arvojen havaitsemiseksi. Erittäin korkean pölynmuodostuksen ja erittäin korkean prosessilämpötilan yhdistelmä oli haaste oikeiden instrumenttien valintaan.

Kaikkien varastosäiliöiden mittausvalinnaksi tuli sähkömekaaninen luotain, joka sopii täydellisesti myös visualisointijärjestelmään. Lisäksi raja-arvon havaitsemiseksi useiden prosessivaiheiden aikana asennettiin pyörivä pinta-anturi ja kapasitiivinen sauva-anturi. Tässä kohteessa vaadittiin korkean lämpötilan versioita.

Luotainratkaisut ovat nopeita ja helppoja mittauslaitteita

Sähkömekaaninen mittauslaite on korvaamaton instrumentti varastonhallinnan alalla edistyneen ja edelleen niin yksinkertaisen elektroniikkatekniikan ansiosta. Sopivasta materiaalista valmistettu anturin paino, joka on kiinnitetty joko nauhaan tai köysivaijeriin, lasketaan sähkömekaanisesti ylhäältä astiaan. Kun anturin paino on materiaalin päällä, moottorin käämityksen suunta muuttuu ja anturin paino kelataan takaisin ylempään pysäytysasentoon. Sillä on tärkeä kysyntäindikaattori täyttövaiheessa. Sen on vastattava useisiin erilaisiin vaatimuksiin, kuten suuret mittausetäisyydet korkeilla siiloilla, nopea reagointi ylitäytön suojaukseen ja materiaalin mittaus jyrkissä kaltevuuskartioissa. Lisäksi ympäristöt ovat täytön aikana erittäin pölyisiä ja haastavia.

Vankalla mekaanisella rakenteella varustetun UWT NivoBobin® sähkömekaaninen luotain oli tehtaan valinta vaativiin olosuhteisiin. Jatkuvaan pinnan mittaamiseen sementin varastointisiiloissa valittiin NivoBob® NB3200 -nauhaversio, erityisesti sen integroidun nauhanpuhdistimen ansiosta, joka estää luotettavasti mekaanisen kotelon saastumisen. Sementinvalmistaja automatisoi mittauksensa luotainmittausjärjestelmän avulla 50 raakasementtiä sisältävää siiloa. Tehtaalle oli tärkeää, että laite olisi helppo asentaa ja selviytyisi poikkeuksellisen pölyisestä ympäristöstä. Käyttäjäystävällinen ohjelmisto ja sen nopea asennusvaitoehto eri kielillä tekivät tarvittavien parametrien ohjelmoinnista helppoa. Kohdistuslaipalla (aiming flange) luotain oli mahdollista asentaa suoraan siilokattoon, josta se voi mitata jopa 50 metriin asti. Jauhemaisille sementtipölyn materiaaleille, joissa on jyrkkä kallistuskulma, suositeltiin valinnaisen painon tapin käyttöä anturin painon varmistamiseksi ja sen liukastumisen tai putoamisen estämiseksi. Lisäturvaominaisuutena asetettiin anturin painon maksimietäisyysparametri, jotta se ei tarttuisi astian pohjaan siilon tyhjentämisen yhteydessä.

Sähkömekaanisten luotaimien vakuuttavimmat edut olivat seuraavat:

  1. Tahmea, likainen, höyryinen, pölyinen tai höyryinen ympäristö ei vaikuta siihen
  2. Tiivistymät, paakkuuntuminen ja kosteuden muutos eivät vaikuta siihen
  3. Materiaalien ominaisuudet, koot, muodot, dielektrisyys ja johtavuus eivät vaikuta siihen
  4. Tehokas itsepuhdistuva mekanismi (nauhanpuhdistin)
  5. Helppo asentaa ja ottaa käyttöön, erittäin käyttäjäystävällinen asennus, alle 5 minuutin asennus paikan päällä käyttöönoton aikana – voidaan asentaa ennen asennusta
  6. Sopii erittäin korkeisiin ja erityisen leveisiin siiloihin
  7. Modulaarisen rakenteen ansiosta asiakkaiden yksittäiset toiveet voidaan helposti sisällyttää tuotesuunnitteluun

Yksi tähän tekniikkaan liittyvistä yleisimmin kysytyistä kysymyksistä oli, kuinka voidaan estää mahdollinen luotaimien kaapelien sotkeutuminen jatkuvan kelaamisen, purkamisen tai materiaalin muodostumisen aiheuttaman häiriön yhteydessä. UWT on huomioinut tämän ja ottanut käyttöön mallin, jossa käytetään vain yhtä tai kahta kelaa. Se on myös varustettu nauhanpuhdistusjärjestelmällä, joka poistaa materiaalin nauhasta, kun se vedetään koteloon. Luotaimen rakenne on vankka – kestävät kaapelit ja nauha estävät anturien painojen irtoamisen ja mahdollisten vahinkojen syntymisen.

Lisää läpinäkyvyyttä tason visualisoinnilla

Sementintuottaja pyysi lisäksi taloudellista ja käytännöllistä ratkaisua keskustason etäohjausjärjestelmän muodossa. Tavoitteena oli säästää useiden toimitusten aiheuttamat tarpeettomat logistiikkakustannukset ja tehdä varastonhallinnasta läpinäkyvämpää ja tehokkaampaa jatkuvalla tasosäädöllä, parannetulla kuorma-autoreitillä ja yksityiskohtaisella suunnittelulla.

Siksi liitettiin tason visualisointijärjestelmä:

Sähkömekaaniset luotaimet kommunikoivat suoraan PLC-ohjausjärjestelmien kanssa analogisen 4… 20ma signaalin tai jopa MODBUS RTU- tai Profibus-digitaaliprotokollan kautta. Luotaimet ovat suoraan yhteensopivia kaikkien tavanomaisten ohjausjärjestelmien kanssa. Koska UWT NivoTec® -sarjassa on laaja valikoima erilaisia ​​tasonsäätöratkaisuja, sementtitehtaalle voitaisiin löytää oikea taloudellinen malli. Asennetun NivoBobin® tason signaalit kuhunkin siiloon niputettiin visualisointiohjelmistolla yhdistettynä Wago WebControlleriin. Vastaanotetut tiedot välitettiin internettiin käyttäen Ethernet-yhteyttä reititetyn IP-osoitteen kautta. Laitos voisi käyttää näitä tietoja (suojattu salasanalla) turvallisesti minkä tahansa internet-selaimen kautta milloin tahansa ennalta määritetyn IP-osoitteen kautta. Lisäksi olisi mahdollista sisällyttää rajaton määrä muita siiloja visualisointijärjestelmään ilman ylimääräisiä laitteistoja tai kustannuksia.

Optiona: Jos prioriteettina on pitää asennus laitossiiloilla mahdollisimman minimissä, dataa voidaan käyttää etäyhteyden kautta GSM-modeemilla. Tässä tapauksessa tiedonsiirtoa varten ei tarvita Ethernet-yhteyttä, vaan ainoastaan WAGOn SIM-kortti modeemin siirtämiseksi. Tämä modeemi kerää kaikki tasosignaalit ja lähettää ne salatussa lokissa matkapuhelimen internetin kautta asianmukaiseen ohjaimeen.

Mittausratkaisut erittäin korkeille lämpötiloille aina +1100 ° C asti

Sementtituotantoteollisuudessa on paljon erikoistuneita prosesseja, joissa oikean mittaustekniikan käyttö tekee eron tasaisen prosessivirran tukemiseksi. Tilavuus- tai annosteluprosessin aikana esim. asennetun anturin on oltava joustava ja säädettävä rajakytkin, jolla on suuri anturiherkkyys tarkkaan mittaamiseen; kun taas murskaimessa olevan laitteen on käsiteltävä raskasta mekaanista kuormitusta.

Sementtitehtaan sekoitusprosessissa oli myös useita erityisiä vaatimuksia anturille. Ensinnäkin tuotanto sisälsi useita erilaisia ​​irtomateriaaleja, jotka olivat jauhemaisia, aggressiivisia ja kosteita. Sekoitinsäiliössä irtotavara liikkui jatkuvasti sekoittimen sisällä. Sovelluksen ominaispiirteet olivat erityisen korkeat lämpötilat, pöly, tiivistyminen ja samanaikainen voimakas paakkuuntuminen. Mittausjärjestelmällä oli siis oltava korkea vastustuskyky aggressiivisille irtotavaroille ja nopea vasteaika tarkan säädetyn elektroniikan avulla. Täyttöprosessien aikana prosessijärjestelmässä esiintyi tärinää ja ympäristö on ajoittain staattisesti ladattu.

Pinnanmittausta varten UWT-projektinhallinta ehdotti kokeiltua ja testattua RN 3000 -sarjan pyörivää Rotonivo® -pintakytkintä sementinvalmistajalle. Tämä tasokytkin soveltuu vaativiin sementtisovelluksiin täytenä ja tyhjänä ilmaisimena. Siipirajakytkimellä saatiin erittäin tarkka pintarajamittaus, koska pöly, kosteus tai tarttuvuus eivät vaikuta anturiin.

Korkean lämpötilan mallit kykenivät käsittelemään jopa +1100 ° C:n (2012 ° F) prosessilämpötiloja, ja olosuhteista riippuen yksiköt olivat varustettu sopivalla tiivisteellä (Viton, Teflon tai Ceramics). Lisäksi anturi valmistettiin integroidulla pyörimissäätimellä, joka tunnistaa yksikön vian ja käynnistää välittömästi hälytyksen. Siipikytkimen PNP-elektroniikka käyttää 3-johtimista elektroniikkatekniikkaa, jossa on kosketukseton lähtö, avoin kerääjä ja PNP. Nämä elektroniikat voidaan liittää mihin tahansa vakiomalliin, jossa on 24 V DC-virtalähde ja PNP-tulokortti. Kartiomaisen kosketuksen omaavan ruostumattomasta teräksestä valmistetun liukulaakerin lisäksi rakennettiin vahvistettu, ruostumattomasta teräksestä valmistettu akseli, jonka halkaisija oli suurempi. Lyhyempi akseli ruostumattomasta teräksestä valmistetun suojakannen päässä pienensi momenttia tässä vaiheessa. 1.4404-teräksestä valmistettuja kiinnityspultteja vahvistettiin ja vahvempi jousi lisäsi rajakytkimen kytkentävääntöä.

Useissa sekoitussäiliöissä oli voimakasta höyryn kyllästymistä ja nestemäisten komponenttien lisääntymistä. Vahvan tarttuvuuden takia tarvittiin anturia, jossa on erityinen paakkuuntumisenestotekniikka. Näihin sekoitussäiliöihin asennettiin RFnivo®-sarjan kapasitiivinen laite, joka oli suunniteltu yksitankoiseksi koettimeksi ja joka sisälsi “Active Shield” -teknologian, jonka avulla kiinnittyvät massat havaittiin kentän ulkopuolella. Tämän sementintuottajan tapauksessa keraamisilla eristeillä varustettu koetin oli varustettu selviytymään jopa +500 ° C:n (932 ° F) prosessilämpötilasta.

Rakenteensa vuoksi laite ei vaadi lämpötilaa rajoittavia komponentteja massan havaitsemiseksi levitysprosessissa.

Sopiva mittausratkaisu väliin

Koko sementinvalmistusprosessin aikana kohdataan joukko välivaiheprosesseja, kuten lisäsäilytysprosessit, myöhemmät kuljetusprosessit ja niiden välissä olevat kehitysprosessit. Välisäiliöissä materiaali on valmis jatkokäsittelyyn, johon liittyy erityyppisiä esisäiliöitä, karkaisukennoja tai ylijäämäsäiliöitä, joihin varastoitavia aineosia lisätään ja sekoitetaan. Mittausanturin oli työskenneltävä erilaisilla irtomateriaaleilla pölyisissä ympäristöissä. Välttämätöntä oli lyhyt reaktioaika ylitäytön suojaukseen ja pienten siirtosäiliöiden matalan tason ohjauksen nopea havaitseminen. Pintarajan havaitsemiseksi pienemmissä säiliöissä laitos voidaan varustaa vielä kerran RFNivo® 3000 -rajakytkimellä. Laite tarjoaa sarjassaan vaihtelevia jatkepituuksia erikokoisille säiliöille ja toimii lähtösignaalin kautta ajastuksella tarkkana sekä täsmällisenä kytkentänä.

Tuotannon aikana vapaasti virtaavat irtotavarat kuljetetaan joko mekaanisesti ketjukuljettimia, hissejä, ruuvi- tai pneumaattisia kuljettimia käyttäen valmistusprosessissa toiseen. Tällöin hallittu materiaalivirta on välttämätöntä tehokkaan tuotantoprosessin varmistamiseksi. Kysyntä kohdistui liikkuvien kiinteiden aineiden havaitsemiseen ja seurantaan näissä vaihtelevissa irtotavarakuljetusjärjestelmissä. Raaka-aineiden ja muiden irtotavaroiden kuljetinjärjestelmien viat tulisi havaita aikaisin käyttämällä asianmukaisia ​​mittausperiaatteita. Lisäksi mittausanturin prosesseissa oli vähän tilaa.

Valitussa raskaassa RFnivo® 3200 -versiossa on muotoilu, joka kesti korkeita säiliöpaineita jopa 25 baariin (363 psi) ja tarjosi lisäksi korkean vääntömomentin 525 Nm. Lisäksi anturi selviytyi jopa 40kN:n jännitysvoimista. Asennus voisi olla pystysuora, vaakasuora ja vino sekä tukea sementinvalmistuksen sujuvaa prosessivirtaa erityisesti pienemmissä säiliöissä ja suppiloissa. Pienikokoisen anturin kalibrointia ei tarvittu, koska anturi alkoi kalibroida itsensä sen jälkeen, kun asennus ja säiliön johdotus oli saatu päätökseen ja virtalähde kytketty. Operaattorin ei tarvinnut tehdä muuta kuin asettaa signaalilähtö Quickstart-valikossa sovelluksensa mukaan.

Tämä oli tärkeää myös tehdasoperaattorille, jos hän haluaisi vaihtaa säiliön. Jos RFnivoa® käytetään kaikissa muissa sovelluksissa, vain syöttöjännite on kytkettävä aiemmin ja kalibrointipainiketta on painettava. Mittapää sopeutuu automaattisesti uuteen sovellukseen ja on käyttövalmis.