Steffen Hartmann Recyclingtechnologien – Εξατμιστής κενού
Αναφορά εφαρμογής
Στον θάλαμο βρασμού, το μολυσμένο μέσο εξατμίζεται στους 40°C περίπου σε κενό και έτσι διαχωρίζεται σε καθαρό απόσταγμα και συμπύκνωμα. Οι αισθητήρες LMT επιτηρούν τη στάθμη στο θάλαμο σε διαφορετικά ύψη.
Αποτελεσματική βιομηχανική επεξεργασία νερού με χρήση IO-Link
Η εξάτμιση υπό κενό είναι κατάλληλη μέθοδος για την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων όπως ψυκτικά υγρά. Οι εξατμιστές κενού διαχωρίζουν το νερό από τους ρύπους και το επεξεργάζονται για την επαναχρησιμοποίησή του. Οι έξυπνοι αισθητήρες εξασφαλίζουν λειτουργία με χαμηλή συντήρηση και οικονομική απόδοση.
Σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες, τα υγρά υποβάλλονται σε επεξεργασία για να επαναχρησιμοποιηθούν, διασφαλίζοντας χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα και μειώνοντας το κόστος απόρριψης. Ένα σύνηθες παράδειγμα είναι η επεξεργασία γαλακτωμάτων ψυκτικών, που χρησιμοποιούνται σε εργαλειομηχανές. Εκτός από τον μηχανικό καθαρισμό, πρέπει να διαχωρίζονται και τα χρησιμοποιημένα λιπαντικά από το νερό.
Η εταιρεία Steffen Hartmann Recyclingtechnologien GmbH, από την Thale στη Γερμανική περιοχή Harz, ειδικεύεται στην ανάπτυξη και την κατασκευή μονάδων επεξεργασίας λυμάτων, συμπεριλαμβανομένων εξατμιστών κενού.
Ο Διευθύνων Σύμβουλος Sascha Holthusen εξηγεί: «Ο εξατμιστής μας κενού έχει σχεδιαστεί ειδικά για την επεξεργασία αυτού του είδους βιομηχανικών λυμάτων. Το γαλάκτωμα ψυκτικού που καταναλώνεται τροφοδοτείται και βγαίνει μια μικρή ποσότητα συμπυκνώματος καθώς και ένα καθαρό απόσταγμα, καθαρό νερό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλες διεργασίες ή να απορριφθεί στο αποχετευτικό σύστημα, εξαλείφοντας τη δαπανηρή απόρριψη».
Σε συνθήκες κενού
Η αρχή λειτουργίας του εξατμιστή κενού συνίσταται στο «βρασμό» του μολυσμένου μέσου, μέσα σε ένα θάλαμο βρασμού. Παρόμοια με μια σόμπα κουζίνας, παρέχεται θερμότητα στο κάτω μέρος του δοχείου, με αποτέλεσμα τη δημιουργία καθαρών υδρατμών, οι οποίοι συμπυκνώνονται στο θάλαμο βρασμού και αποβάλλονται. Το μολυσμένο συμπύκνωμα παραμένει στο κάτω μέρος του δοχείου.
Γιατί όμως η διαδικασία διεξάγεται σε κενό; Ο Sascha Holthusen εξηγεί: «Σε συνθήκες κενού, το νερό βράζει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, σε αυτή την περίπτωση ήδη από τους 40°C. Σε αυτή τη θερμοκρασία, μπορούμε ακόμη και να εξατμίσουμε πιο επιθετικά μέσα, όπως οξέα ή αλκάλια, χωρίς να καταστρέψουμε τα ανοξείδωτα τοιχώματα, όπως θα συνέβαινε σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Επίσης, ορισμένες ουσίες παραμένουν στο συμπύκνωμα σε αυτή τη σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και δεν διαχωρίζονται. Ένα άλλο πλεονέκτημα της εξάτμισης σε κενό είναι ότι χρειαζόμαστε λιγότερη ενέργεια για θέρμανση. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούμε έναν αποτελεσματικό συμπιεστή ψυκτικού. Ο τρόπος που λειτουργεί είναι παρόμοιος με μια αντλία θερμότητας και είναι πιο ενεργειακά αποδοτικός πχ από την άμεση ηλεκτρική θέρμανση. Το ίδιο ψυκτικό επιτρέπει τη συμπύκνωση των υδρατμών. Εναλλακτικά, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε την υπάρχουσα θερμότητα διεργασίας των πελατών μας, την οποία στη συνέχεια τροφοδοτούμε στον εξατμιστή κενού μας μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας.»
Εικόνα 1: Ο αισθητήρας αγωγιμότητας LDL101 επιτηρεί την καθαρότητα του αποστάγματος.
Εικόνα 2: Ειδικά σχεδιασμένο για επιθετικό εξαιρετικά καθαρό νερό, το ροόμετρο SU μετρά την ποσότητα του αποστάγματος.
Εικόνα 3: Όλοι οι αισθητήρες συνδέονται μέσω IO-Link. Αυτό μειώνει τους χρόνους εγκατάστασης, διευκολύνει την παραμετροποίηση και επιτρέπει την απομακρυσμένη διάγνωση μέχρι το επίπεδο του αισθητήρα.
Εξατμιστής κενού από την Steffen Hartmann Recyclingtechnologien
Παράμετροι διεργασιών με μία ματιά
Ως μέρος επιτήρησης της διαδικασίας, επιτηρούνται βασικές παράμετροι, όπως πίεση και θερμοκρασία. Οι αισθητήρες ifm επιτηρούν συνεχώς αυτές τις παραμέτρους, για τη βέλτιστη διαχείριση της διαδικασίας εξάτμισης. Ελέγχουν τόσο την παροχή θερμότητας όσο και την αντλία κενού.
Ένας άλλος καθοριστικός παράγοντας είναι η στάθμη στο θάλαμο βρασμού, η οποία επιτηρείται με ακρίβεια από αισθητήρες στάθμης LMT εγκατεστημένοι στο τοίχωμα της δεξαμενής σε διαφορετικά ύψη. Η παροχή μέσου διακόπτεται μόλις αντιδράσει ο αισθητήρας άνω στάθμης και συνεχίζεται όταν η στάθμη πέσει στον κάτω αισθητήρα.
Επιπλέον αισθητήρες LMT είναι τοποθετημένοι στη δεξαμενή παροχής ψυκτικού υγρού της αντλίας κενού, για επιτήρηση στάθμης σε τρεις διαφορετικές θέσεις. Ένας ακόμα αισθητήρας LMT είναι τοποθετημένος στη δεξαμενή συλλογής αποστάγματος. Μόλις επιτευχθεί η μέγιστη χωρητικότητά της, ο αισθητήρας παρέχει ένα σήμα μεταγωγής, το οποίο προκαλεί την άντληση του αποστάγματος.
Οι αισθητήρες στάθμης LMT διακρίνονται για τον υγιεινό σχεδιασμό τους. Τα υψηλής ποιότητας υλικά περιβλήματος, όπως το PEEK και ο ανοξείδωτος χάλυβας (316L / 1,4404) είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά σε επιθετικά μέσα. Ο αφρός και άλλες πιθανές επικαθήσεις καταστέλλονται αυτόματα και δεν μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση του αισθητήρα, διασφαλίζοντας συνεχή και αξιόπιστη ανίχνευση στάθμης.
Μέτρηση ποιότητας νερού
Η συνεχής επιτήρηση της ποιότητας του νερού είναι απαραίτητη, ειδικά όταν πρόκειται για τη διασφάλιση της καθαρότητας του αποστάγματος. Για αυτήν την εργασία, χρησιμοποιείται ένας αισθητήρας αγωγιμότητας LDL101 . Η μετρούμενη τιμή του εξασφαλίζει την ποιότητα όλης της διαδικασίας εξάτμισης και του καθαρού νερού που λαμβάνεται από αυτήν.
Το ροόμετρο υπερήχων “SU Puresonic” έχει βελτιστοποιηθεί ειδικά για εφαρμογές σε καθαρό και εξαιρετικά καθαρό νερό. Αυτός ο αισθητήρας μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια την ποσότητα του αποστάγματος. Ο σωλήνας μέτρησης που διαθέτει χωρίς εσωτερικά εξαρτήματα είναι κατασκευασμένος από υψηλής ποιότητας ανοξείδωτο χάλυβα, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή σε επιθετικά μέσα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το «καθαρό» ή αποσταγμένο νερό, αν και μπορεί να ακούγεται αβλαβές, ενδέχεται να είναι επιθετικό προς τα μεταλλικά υλικά και απαιτεί ειδικά κράματα ανοξείδωτου χάλυβα. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιείται συχνά σε πλαστικούς σωλήνες, καθώς αυτοί δεν επηρεάζονται από το καθαρό νερό.
Η παρακολούθηση της αντλίας αποτρέπει ζημιές
Κεντρική μονάδα του συστήματος είναι η αντλία κενού. Εάν δεν ψύχεται επαρκώς ή εάν το κενό γίνει πολύ ισχυρό, μπορεί να προκληθεί ανεπιθύμητη σπηλαίωση στις φτερωτές, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε φθορά του υλικού. Η σπηλαίωση παράγει ασυνήθεις κραδασμούς. Ένας αισθητήρας κραδασμών που είναι εγκατεστημένος στο περίβλημα της αντλίας κενού ανιχνεύει τυχόν ασυνήθιστα μοτίβα δόνησης και τα μεταδίδει στον ελεγκτή. Ως αποτέλεσμα, μια βαλβίδα εκφόρτωσης θα ανοίξει αυτόματα και θα τροφοδοτηθεί δευτερεύων αέρας για να επαναφέρει τη λειτουργία της αντλίας στην κανονική της κατάσταση. Έτσι αποτρέπονται αποτελεσματικά ακριβές ζημιές στην αντλία.
Ψηφιοποίηση με IO-Link
Όλοι οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι IO-Link, προσφέροντας μια πραγματική προστιθέμενη αξία που υπερβαίνει κατά πολύ την απλή μετάδοση μετρούμενων τιμών ή σημάτων μεταγωγής: Το IO-Link επιτρέπει στους χρήστες να έχουν απομακρυσμένη πρόσβαση στους αισθητήρες, να διαβάζουν δεδομένα και διαγνωστικές τιμές και να διαμορφώνουν τις συσκευές με διάφορους τρόπους.
Ο Sascha Holthusen εξηγεί τη χρήση του IO-Link ως εξής: «Εάν πελάτης έχει πρόβλημα με το σύστημά του, μπορούμε να συνδεθούμε σε αυτό εξ αποστάσεως μέσω VPN. Στο παρελθόν, χωρίς το IO-Link, φτάναμε μόνο μέχρι το PLC, αλλά όχι στο επίπεδο αισθητήρα. Με το IO-Link, μπορούμε τώρα να δούμε την κατάσταση του συστήματος απευθείας σε κάθε αισθητήρα. Μπορούμε να δούμε αν ένας αισθητήρας αποδίδει μετρούμενες τιμές ή αν συνέβη ένα συγκεκριμένο σφάλμα στην κάρτα IO του PLC ή στην καλωδίωση. Μπορούμε επίσης να διαβάσουμε τις τιμές διάγνωσης του αισθητήρα και να προσαρμόσουμε τις παραμέτρους του από απόσταση, εάν είναι απαραίτητο. Εάν ο πελάτης έχει αντικαταστήσει έναν αισθητήρα, μπορούμε να τον διαμορφώσουμε εξ αποστάσεως. Έτσι, το IO-Link προσφέρει σε εμάς και στους πελάτες μας ένα σημαντικό πλεονέκτημα όσον αφορά την απομακρυσμένη συντήρηση. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η κλιμάκωση των μετρούμενων τιμών αισθητήρα, τις οποίες μπορούμε να διαμορφώσουμε μέσω IO-Link. Χρησιμοποιούμε αισθητήρες πίεσης με εύρος μέτρησης από -1 έως 10 bar. Μπορούμε να τους κλιμακώσουμε με τέτοιο τρόπο ώστε το εύρος μέτρησης να είναι από -1 έως 1bar, με πλήρη ανάλυση. Είναι αδύνατο να επιτευχθεί αυτό με συμβατικούς αισθητήρες με αναλογική έξοδο ρεύματος. Επιπλέον, οι αισθητήρες IO-Link μπορούν να μεταδώσουν πολλαπλές τιμές μέτρησης. Για παράδειγμα, το ροόμετρο και ο αισθητήρας πίεσης παρέχουν και τιμές θερμοκρασίας μέσω IO-Link. Αυτό μειώνει τον αριθμό των απαιτούμενων αισθητήρων και θέσεων τοποθέτησης.»
Μείωση κόστους μέσω IO-Link
Οι αισθητήρες IO-Link συνδέονται με αποκεντρωμένες κύριες μονάδες IO-Link, οι οποίες επικοινωνούν με το PLC μέσω βιομηχανικού δικτύου πεδίου όπως το PROFINET. Αυτός ο τύπος καλωδίωσης έχει πολλά πλεονεκτήματα κατά την εγκατάσταση, όπως εξηγεί ο Sascha Holthusen:
«Ειδικά με μεγάλα συστήματα που αποσυναρμολογούνται για παράδοση, αυτή η καλωδίωση αποδεικνύεται εξαιρετικά ωφέλιμη. Ο μηχανικός που επανασυναρμολογεί το σύστημα στο χώρο του πελάτη χρειάζεται μόνο να συνδέσει τους κονέκτορες. Δεν χρειαζόμαστε ηλεκτρολόγο για να επανασυνδέσει τα καλώδια ή να τα δρομολογήσει στον πίνακα ελέγχου. Σε περιόδους όπου οι ειδικευμένοι εργαζόμενοι είναι σπάνιοι, η μείωση του χρόνου που απαιτείται στο εργοτάξιο προσφέρει σημαντικές δυνατότητες εξοικονόμησης κόστους. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι ο έλεγχος I/O κατά τη ρύθμιση του συστήματος μπορεί να γίνει πολύ πιο γρήγορα, καθώς δεν παρουσιάζονται σφάλματα καλωδίωσης ή προβλήματα ακροδεκτών. Ενώ το αρχικό κόστος του IO-Link μπορεί να είναι υψηλότερο από αυτό της συμβατικής καλωδίωσης, ο χρόνος που εξοικονομείται κατά την εγκατάσταση και οι εκτεταμένες δυνατότητες διάγνωσης και απομακρυσμένης συντήρησης που αναφέρθηκαν προηγουμένως οδηγούν τελικά σε σημαντική εξοικονόμηση κόστους.
Συμπέρασμα
Η οικονομικά αποδοτική επεξεργασία νερού επιτυγχάνεται μέσω δύο βασικών παραγόντων: ενεργειακά αποδοτική εξάτμιση υπό κενό και εφαρμογή μιας ιδέας ψηφιοποιημένου ελέγχου μέχρι το επίπεδο του αισθητήρα. Αυτή η ιδέα ελαχιστοποιεί σημαντικά το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης και διατηρεί το σημείο βρασμού σε χαμηλό επίπεδο, το οποίο είναι επωφελές τόσο από οικονομική όσο και από οικολογική άποψη.
