Nowoczesne technologie pomiarowe to oszczędności w zakładach przemysłowych
Współczesny przemysł staje przed coraz większymi wyzwaniami związanymi z koniecznością optymalizacji procesów produkcyjnych, ograniczania zużycia energii oraz minimalizacji kosztów operacyjnych. W dobie rosnącej konkurencji i zaostrzających się regulacji środowiskowych, zakłady przemysłowe są zmuszone do inwestycji w technologie, które pozwalają na lepsze monitorowanie i zarządzanie zasobami. Kluczowym narzędziem w tym zakresie są nowoczesne technologie pomiarowe, które nie tylko dostarczają precyzyjnych danych o zużyciu energii, wody czy innych surowców, ale także pomagają zwiększać efektywność procesów produkcyjnych i zmniejszać straty, a co za tym idzie – generować znaczące oszczędności.
Energia jest jednym z największych kosztów operacyjnych w przemyśle, a zarządzanie nią w sposób efektywny to klucz do sukcesu każdego zakładu produkcyjnego. Nowoczesne technologie pomiarowe, takie jak ultradźwiękowe przepływomierze i liczniki ciepła, stanowią podstawę monitorowania rzeczywistego zużycia energii w różnych częściach zakładu. Zrozumienie, ile ciepła i energii jest faktycznie potrzebne do zasilania maszyn, ogrzewania przestrzeni roboczych czy procesów produkcyjnych, pozwala na lepsze zarządzanie tymi zasobami.
Przykładem zaawansowanego narzędzia do pomiaru energii jest ultradźwiękowy i przenośny ciepłomierz KATflow 230 firmy Katronic, który umożliwia monitorowanie przepływu ciepła w systemach grzewczych i chłodniczych bez konieczności ingerencji w rury czy instalacje. Urządzenie dokonuje pomiaru w pełni bezinwazyjnie, dzięki zastosowaniu wysokiej jakości sond oraz czujników montowanych bezpośrednio na rurociągu. Dzięki zasilaniu akumulatorem, użytkownik KATflow 230 może dokonywać pomiarów wszędzie tam, gdzie to potrzebne, bez konieczności zapewnienia dostępu do sieci elektrycznej bądź ograniczoną przestrzeń.
Monitorowanie przepływu ciepła
W jednym z przypadków, brytyjski dostawca systemów grzewczych wykorzystuje KATflow 230 do monitorowania przepływu ciepła w obiektach przemysłowych, takich jak szpitale czy duże fabryki żywności. W celu doboru właściwego systemu grzewczego dla klienta, dostawca montował sondy wykonane ze stali nierdzewnej na rurociągach z gorącą wodą, tak blisko głównego wymiennika ciepła, jak to możliwe. Czujniki temperatury Pt 100, zainstalowane na rurach dopływu i powrotu, rejestrują temperaturę, która zintegrowana z pomiarem przepływu, pozwala uzyskać bezpośredni pomiar ciepła rzeczywistego i całkowitego zużycia ciepła w systemie, jak i – co najważniejsze – szczytowego zapotrzebowania na energię w całej sieci.
Firma stosuje przenośny ciepłomierz ultradźwiękowy KATflow 230 w każdym projekcie. Cytując jednego z inżynierów tej firmy: „Przepływomierz KATflow 230 jest dla nas naprawdę ważnym narzędziem. Mieliśmy wiele projektów, w których było naprawdę trudno ocenić obciążenie kotłowni, ale miernik KATflow pozwolił nam rejestrować przepływy, zobaczyć liczby i szczytowe zapotrzebowanie, a dzięki temu składać rzetelne oferty naszym klientom”.
Dzięki pomiarom ciepła, wykonawca systemów grzewczych może udowodnić klientom, że oferty przez niego składane są tworzone w oparciu o rzeczywiste zapotrzebowanie na energię. W wielu przypadkach doprowadziło to do bardzo znaczących oszczędności w zużyciu energii, a w co najmniej jednym przypadku przełożyło się na roczne oszczędności przekraczające aż 500 000 funtów.
Pomiary KATflow 230 zostały już wykorzystane przez tę firmę w ponad 20 dużych badaniach wymienników ciepła, w tak różnych zastosowaniach, jak opieka zdrowotna i szpitale ogólne, fabryki żywności i napojów, cukiernia i mleczarnia. Zapewniają klientom generowanie znaczących oszczędności kosztów oraz zmniejszają emisję dwutlenku węgla, co potwierdza przydatność tego typu technologii w nowoczesnych zakładach.
KATflow 230 w wytrzymałej walizce IP67
Optymalizacja zużycia wody i ścieków
Woda jest kolejnym kluczowym zasobem stosowanym w zakładach przemysłowych. W wielu branżach, takich jak przemysł spożywczy, chemiczny czy farmaceutyczny, zużycie wody jest ogromne, a niewłaściwe zarządzanie może prowadzić do marnotrawstwa oraz nadmiernej produkcji ścieków. W obecnych czasach, gdy dbałość o minimalizację zużycia zasobów, a tym samym dbanie o środowisko, jest stawiane wśród najwyższych priorytetów i wyzwań przemysłu, zarówno właściciele zakładów, jak i producenci technologii pomiarowych, stają przed koniecznością rozwijania i wprowadzania narzędzi, pozwalających osiągnąć te cele. Tego rodzaju inwestycje często kojarzą się z wielkim wydatkiem i projektami wartymi miliony dolarów. Nie zawsze jednak jest to konieczne. Często istniejąca struktura procesów produkcyjnych oferuje duży potencjał do działania przy minimalnych inwestycjach.
Tego rodzaju rozwiązanie wprowadziła firma Seli GmbH Automatisierungstechnik w zakładach jednego z potentatów branży piwowarskiej. To doskonały przykład zastosowania nowoczesnych technologii pomiarowych do optymalizacji procesów produkcji.
Firma Seli GmbH to producent nowoczesnych technologii pomiarów i analizy właściwości cieczy, w tym pomiarów mętności i przewodności. Wychodząc naprzeciw potrzebom rynku, Seli od wielu lat koncentruje się na rozwoju urządzeń, które mogłyby niezawodnie i szybko wykrywać zmiany właściwości produktów w aplikacjach higienicznych. Jak wiadomo, monitorowanie procesów filtracji, separacji faz czy procesów CIP/SIP, jest niezbędnym elementem we wszelkich zakładach przetwórczych, zapewniającym prawidłowe funkcjonowanie systemu oraz uzyskanie najwyższej jakości produktu. Dotychczasowe rozwiązania dostępne na rynku napotykały problem wydajności, wynikający z konstrukcji urządzeń.
Firma Seli GmbH skupiła się na tym zagadnieniu i dzięki temu stworzyła czujniki pomiaru przewodności i mętności, w których czas odpowiedzi zredukowano do minimum. Pozwala to na bardzo szybkie wykrywanie zmian, a co za tym idzie, szybkie podejmowanie decyzji w zakładach przetwórczych. Dodatkowo konstrukcja urządzeń zapobiega gromadzeniu się zanieczyszczeń na czujnikach, a tym samym ogranicza potrzebę przeprowadzania konserwacji, czyszczenia urządzenia czy niepożądanych błędów pomiarowych, gwarantując długą i niezawodną pracę.
Koduktometr SLI03 zainstalowany na układzie separatora w browarze
Dzięki zastosowaniu rozwiązań Seli GmbH, zakład browarniczy mógł nie tylko zmniejszyć zużycie wody, ale także ograniczyć ilość ścieków produkowanych w procesach czyszczenia. Precyzyjne pomiary umożliwiły także poprawę jakości produktów i zoptymalizowanie całego procesu produkcji. Wiąże się to z redukcją kosztów i poprawą jakości we wszystkich procesach produkcyjnych.
Menedżer ds. automatyki tak opisał swoje doświadczenie z urządzeniami Seli GmbH: Od kilku lat z powodzeniem stosujemy najnowszą technologię pomiarową firmy Seli GmbH do kontroli procesów. Urządzenia do pomiaru mętności kontrolują i monitorują nasze produkty w procesach filtracyjnych oraz kontrolują nasze separatory. Dzięki tym nowym urządzeniom pomiarowym, mogliśmy całkowicie wyeliminować użycie powietrza procesowego w porównaniu z urządzeniami używanymi wcześniej. Wcześniej stosowane urządzenia miały problem z zaparowywaniem optyki, co przekładało się na błędy w wynikach pomiarów i wynikające z nich fluktuacje produktu. Dzięki wymianie na technologię Seli GmbH problem został rozwiązany i nie powtórzył się. Od czasu wdrożenia urządzeń znacznie zmniejszono odstępy między przeglądami i związane z nimi koszty. Rezultatem jest dodatkowe bezpieczeństwo produktu, oszczędności wody i ścieków oraz redukcja kosztów czyszczenia. W innych naszych procesach konieczne jest rozdzielanie faz. Szybkie i niezawodne wykrywanie zmian i kontrolowanie naszych produktów, wody procesowej oraz cykli czyszczenia ma kluczowe znaczenie. Dzięki zastosowaniu urządzeń do pomiaru mętności i przewodności firmy Seli GmbH, dysponujemy najszybszymi obecnie dostępnymi urządzeniami. Wykrycie prawidłowej wartości pomiaru może trwać od 70 ms do 9 s, w zależności od zastosowania. W porównaniu z poprzednio stosowanymi metodami, osiągamy znaczne oszczędności we wszystkich obszarach. Mniej ścieków, mniej świeżej wody, więcej produktu w butelce. Ponadto nowa technologia pomiarowa gwarantuje bardzo wysoką stabilność. Mniej awarii urządzeń, mniej konserwacji, mniej czyszczenia... Łatwe do sprawdzenia, kalibracji i uruchomienia! […] Jeśli chodzi o możliwości zwiększenia wydajności naszych procesów, zwrot z inwestycji w tę technologię pomiarową jest doskonały.
Urządzenia do analizy i monitorowania właściwości cieczy produkcji Seli GmbH pozwalają optymalizować procesy nowoczesnych zakładów. Rezultatem szybkiego wykrywania problemów jest mniej strat zasobów, takich jak woda/ścieki, mniej strat w produkcie, oszczędność energii i czasu, a przede wszystkim najszybsze wykrywanie zanieczyszczeń i wtrąceń produktu w obiegach ciepła lub zimna. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w tych obszarach Seli GmbH może czerpać z setek już wdrożonych aplikacji i pomagać klientom osiągnąć doskonałe rezultaty przy możliwie niskich nakładach finansowych.
Koduktometr SLI03 dla branży spożywczej
Ekonomiczne rozwiązania do pomiarów przepływu masowego
Firma systec Controls, zajmująca się rozwojem i produkcją innowacyjnych urządzeń dla pomiaru przepływu, podeszła do tematu z innej strony. Jej celem było opracowanie technologii umożliwiającej osiągnięcie precyzyjnych wyników pomiarów przepływu metodą pomiaru różnicy ciśnień, przy jednoczesnym zachowaniu szerokiej funkcjonalności i przyjazności użytkowania przepływomierza.
Dzięki współpracy z Uniwersytetem Fryderyka Aleksandra w Erlangen i Norymberdze, firma systec Controls opracowała zupełnie nową konstrukcję rurki Pitota. Inspiracją dla nowego kształtu rurki było profilowanie skrzydeł samolotowych, opracowane przez NACA (National Advisory Committee for Aeronautics).
Udoskonalony profil sondy powoduje, że opływające ją medium przyspiesza, a nowy kształt krawędzi dodatkowo redukuje problem dryftu i tzw. punktu odcięcia. Dzięki tym właściwościom uzyskiwana jest wyższa różnica ciśnień, a tym samym wyższa dokładność pomiaru. Dodatkowo stało się także możliwe osiągnięcie precyzyjnych pomiarów przy niskich prędkościach przepływu – rozwiązano problem, z którym zazwyczaj borykają się standardowe przepływomierze różnicy ciśnień.
Opatentowana konstrukcja sondy wykorzystana w przepływomierzach deltaflow systec Controls czyni ją wyjątkową w szerokiej gamie dostępnych na rynku przepływomierzy różnicy ciśnień i stanowi rewolucję wśród rurek Pitota. Dzięki tak dokładnym pomiarom, przy jednoczesnej niskiej stracie ciśnienia, użytkownik może osiągnąć znaczną redukcję zużycia energii na instalacji.
Wieloparametrowy przetwornik różnicy ciśnień SYS-MMF z rurką Pitota deltaflow zamontowany na instalacji
Producent aparatury zdawał sobie jednak sprawę z tego, że w przypadku pomiaru przepływu z wykorzystaniem różnicy ciśnień, sporym wyzwaniem dla użytkownika może być konieczność wprowadzenia w przetworniku ciśnienia wielu parametrów lub przeprowadzenia samodzielnie skomplikowanych obliczeń, co jest konieczne do uzyskania przepływu objętościowego i masowego mierzonego medium. Często wymaga to wiedzy eksperckiej oraz żmudnego programowania przetworników czy sterowników, by można było rozpocząć prawidłowy pomiar przepływu. Inżynierowie z firmy systec Controls skupili się również na tym problemie.
Wynikiem ich działań jest wieloparametrowy przetwornik przepływu masowego SYS-MMF. Urządzenie jest wyjątkowo przyjazne w obsłudze, a do rozpoczęcia pomiarów wymaga wprowadzenia zaledwie kilku parametrów: typu medium, współczynnika przepływu (FlowCoef) i współczynnika kompensacji ekspansji (KEPS), które są dostarczane wraz z przetwornikiem. Dzięki temu, przetwornik można łatwo skonfigurować i szybko rozpocząć pomiary. Aby dodatkowo wspomóc użytkowników, systec Controls udostępnia również darmowe oprogramowanie do obliczeń Deltacalc, które w sposób prosty i czytelny umożliwia dobór przepływomierzy czy weryfikację parametrów.
Przetworniki SYS-MMF działają w oparciu o pomiar różnicy ciśnień (dp), ciśnienia absolutnego (pabs) oraz temperatury (mierzonej za pomocą zewnętrznego czujnika Pt 100, trójprzewodowego). Na podstawie tych trzech pomiarów urządzenia obliczają natężenie przepływu masowego, objętościowego oraz zliczają przepływ całkowity. Funkcje te umożliwiają kompleksowe monitorowanie mediów, dzięki czemu zwiększane jest bezpieczeństwo i efektywność procesów produkcyjnych. Przetworniki uzyskują dokładność 0,5 % spełniającą wymagania większości aplikacji.
Przetwornik SYS-MMF w połączeniu z przepływomierzem deltaflow systec Controls stanowi kompaktowe, wysokoprecyzyjne i ekonomiczne rozwiązanie dla pomiaru przepływu masowego. Ta kombinacja jest optymalna nie tylko pod względem kosztu zakupu. Pozwala na generowanie dodatkowych oszczędności. Pomiary wieloparametrowe SYS-MMF wykluczają konieczność wprowadzenia do instalacji dodatkowych urządzeń, a niski spadek ciśnienia osiągnięty przez deltaflow redukuje koszty energii.
System pomiaru przewodności w procesie CIP z SLI03
Podsumowanie
Nowoczesne technologie pomiarowe odgrywają kluczową rolę w optymalizacji procesów przemysłowych, redukcji kosztów operacyjnych oraz zmniejszaniu zużycia zasobów. Dzięki precyzyjnym systemom pomiarowym, zakłady przemysłowe mogą generować znaczące oszczędności energii, wody i surowców, jednocześnie poprawiając jakość swoich produktów i zwiększając efektywność operacyjną. Brak konieczności przeprowadzania dodatkowych prac konserwacyjnych oraz możliwość szybkiej reakcji na zmiany produktu czy warunków procesowych umożliwiają dodatkowo zachowanie ciągłości i bezpieczeństwa procesów.
Wprowadzenie zaawansowanych systemów monitorowania i automatyzacji procesów przynosi również korzyści w postaci ograniczenia interwencji człowieka. W praktyce oznacza to nie tylko oszczędności związane z kosztami pracy, ale także większą przewidywalność operacji oraz mniejsze ryzyko wystąpienia błędów, wynikających z działania operatorów.
Opisane przykłady udowadniają, że mimo iż wdrożenie nowoczesnych technologii pomiarowych wiąże się z pewnymi kosztami początkowymi, to oszczędności, jakie generują te technologie, szybko przynoszą zwrot z inwestycji. Zmniejszenie kosztów operacyjnych oraz poprawa efektywności produkcji czynią zakłady bardziej konkurencyjnymi oraz odpowiedzialnymi ekologicznie.
Dystrybucja w Polsce
W Polsce dystrybucją technologii i urządzeń firm Katronic, Seli GmbH Automatisierungstechnik i systec Controls zajmuje się firma AEA Technique, mająca 20-letnie doświadczenie w doradztwie technicznym, imporcie i dystrybucji przyrządów do pomiaru, sygnalizacji i regulacji przepływu, poziomu, temperatury i ciśnienia mediów przemysłowych.
Jakość świadczonych przez firmę AEA Technique usług potwierdza certyfikat ISO 9001:2015 oraz setki udanych aplikacji i kilkanaście tysięcy działających punktów pomiarowych.
Zainteresowani opisaną w artykule technologią pomiarową będą mieli okazję zobaczyć ją z bliska podczas Warsaw Industry Week 5–7 listopada 2024 r., na stanowisku AEA Technique B3.33a.
AEA TECHNIQUE Sp. z o. o.
ul. Toszecka 99
44-100 Gliwice
tel. 32 775 65 24
source: Automatyka 10/2024