Sustavi za pročićavanje čiste i ultračiste vode
Ne samo čisto, već apsolutno čisto
EnviroFALK GmbH vie od 30 godina osmiljava, proizvodi i prodaje sustave za čistu i ultračistu vodu za irok raspon industrija diljem svijeta. U osnovi, voda koja izlazi iz slavine ne predstavlja izazov za procesne senzore. Međutim, ultračista voda sasvim je druga priča. Senzori koji se upotrebljavaju u tim procesima pročićavanja moraju biti mnogo učinkovitiji i robusniji.
Svi koji su pokuali očistiti povrinu vodom iz slavine upoznati su s učinkom: možda ćete primijetiti da se pojavljuju ružne mrlje. Na prozorskim staklima ili čaama taj učinak može samo poremetiti nau estetsku percepciju, ali u industrijskim procesima može ozbiljno ugroziti kvalitetu proizvoda. Na primjer, kada se pročićena voda upotrebljava za ispiranje obrađenih metalnih dijelova radi uklanjanja ulja i rashladnih sredstava kako bi se pripremili za naknadno premazivanje ili galvanizaciju. Ili u optici i u medicinskoj tehnologiji, gdje voda za ispiranje ne smije ostaviti tragove nakon suenja.
Rjeenje: čista voda. Ova voda ne sadrži otopljene minerale, soli ili bakterije. Ovisno o stupnju kvalitete upotrebljava se pojam čista ili ultračista voda.
Sustavi ultračiste vode
EnviroFALK sa sjeditem u Westerburgu, Njemačka, etablirao se kao stručnjak u tom području. Poduzeće je osnovano 1989. godine, a danas je jedno od vodećih na tržitu za sustave ultračiste vode. Peter Leyendecker, suosnivač i direktor upravitelj, objanjava sljedeće: Razvijamo koncepte iz različitih tehnologija pročićavanja vode dostupnih na tržitu: sustavi reverzne osmoze, ultrafiltracija, nanofiltracija ili sustavi ionske izmjene. Nai sustavi često upotrebljavaju kombinaciju različitih tehnologija. Svojim klijentima nudimo cjelovite koncepte za smanjenje količine vode, ponovnu cirkulaciju, a posebno za pročićavanje čiste vode.
Maximilian Meurer, inženjer za mjerenje i upravljanje u poduzeću EnviroFALK, objanjava kako to funkcionira: U ovom sustavu za pročićavanje procesne vode ubrizgavamo normalnu vodu kako izlazi iz slavine. U prvom se koraku omekava. Kod te meke vode filtriraju se sve krute tvari putem reverzne osmoze. U sljedećem koraku pročićavanja voda prolazi kroz uložak za ionsku izmjenu. Punjena je posebnim granulatom ili mijeanom smolom, koja uklanja sve minerale iz vode. Kako bismo provjerili kvalitetu te potpuno desalinizirane vode, upotrebljavamo senzore vodljivosti poduzeća ifm. Na temelju procesne vrijednosti koju pruža možemo odmah prepoznati povećanje vodljivosti nakon to se uložak potroi i treba ga zamijeniti. Čista voda se pumpa u spremnik za privremeno skladitenje i također se djelomično zagrijava kako bi se omogućila fleksibilna upotreba u različitim primjenama. Desalinizirana voda dodatno se podvrgava UV zračenju radi suzbijanja bakterija i održavanja visokog stupnja čistoće.
Postrojenje za pročićavanje procesne vode različitih razina čistoće.
Senzori i zahtjevi
Različiti senzori stručnjaka za automatizaciju, ifm, upotrebljavaju se za nadzor složenog procesa pročićavanja i osiguravaju trajno visoku kvalitetu ultračiste vode. Čak i najmanja kontaminacija ili remineralizacija mogu smanjiti kvalitetu i mora ih se izbjeći pod svaku cijenu. Zbog toga EnviroFALK upotrebljava ugradbene senzore u svojim cijevima i spremnicima. Prednost: Nema mrtvih prostora koji uzrokuju statičku vodu, to bi moglo dovesti do neželjenog obogaćivanja. Drugi izazov je to to će demineralizirana voda stalno pokuavati kompenzirati neprirodno desalinizirano stanje otapanjem minerala iz okolnih materijala, npr. od konvencionalnih stijenki od nehrđajućeg čelika, to će s vremenom dovesti do jamičaste korozije. Zbog toga su cijevi u ovom sustavu izrađene od plastike ili nehrđajućeg čelika posebno visoke kvalitete. Isto vrijedi i za senzore koji dolaze u kontakt s medijima. ifm nudi posebne senzore za primjene povezane s ultračistom vodom. Kontaktni dijelovi senzorne povrine sastoje se od visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika ili drugih materijala iz kojih ultračista voda ne može izdvojiti nikakve molekule.
Slika 1: Izolirani nizvodni spremnici za grijanje i skladitenje čiste vode. Slika 2: Senzor LDL101 poduzeća ifm provodi mjerenja vodljivosti za praćenje čistoće vode i na vrijeme signalizira kada je potrebno zamijeniti uloke ionskog izmjenjivača.
Ključno mjerenje: vrijednost provodljivosti
Senzor vodljivosti LDL101 pravi je izbor kada je čistoća vode presudna za kvalitetu proizvoda ili pouzdanost postupka. Vrijednost vodljivosti recipročna je vrijednost električnog otpora vode. to je voda čića, to je njen otpor veći, a vodljivost manja.
Maximilian Meurer, inženjer za mjerenje i upravljanje u poduzeću EnviroFALK, dodaje: Upotrebljavamo senzor LDL101 IO-Link za mjerenje vodljivosti, to je ključno za osiguravanje kvalitete visoko pročićene vode. Vodljivost pokazuje koncentraciju iona u vodi. to je manji broj slobodnih iona, manja je vodljivost. Senzor vodljivosti LDL101 impresionirao nas je svojim vrlo velikim rasponom mjerenja od 0,04 do 1000 mikrosiemena po centimetru. To je idealno jer nam omogućuje da obuhvatimo sve faze sustava s jednom vrstom senzora, od normalne komunalne vode na ulazu do ultračiste vode na izlazu. Upotrebom samo jedne vrste senzora smanjujemo svoje trokove skladitenja. Manja raznolikost senzora znači i manje složenosti za nae servisne tehničare na terenu. Jednako nas je impresionirao kompaktni dizajn senzora. Možemo ga spojiti standardnom tehnologijom povezivanja M12 i ne trebamo skupe podatkovne kabele ili vanjsku jedinicu za procjenu u ormariću, čime se tede vrijeme, prostor i trokovi.
Najveća rezolucija i digitalni prijenos mjerenih vrijednosti bez gubitaka putem poveznice IO-Link omogućavaju trajnu preciznu analizu kvalitete vode, čime se osigurava besprijekornost postupaka. Na primjer, ako vrijednost vodljivosti poraste tijekom proizvodnje ultračiste vode, to znači da je dijelove potrebno održavati.
Čisto mjerenje tlaka
Tlak u cijevima mora se pratiti u nekoliko točaka u sustavu. U budućnosti će se senzor tlaka PL15 upotrebljavati u složenom vodovodnom sustavu za ispunjavanje kombinacije nekoliko zadataka. Prvo, upotrebljavamo PL15 za upravljanje pumpom. Zahvaljujući IO-Linku, senzor ima izvrsnu razlučivost u cijelom rasponu tlaka od 0 do 10 bara. IO-Link omogućuje izravno očitavanje izmjerenih vrijednosti u digitalnom formatu, tj. bez gubitaka konverzije, to nam daje jo veću preciznost. Osim toga, vie ne trebamo namjetati nikakve postavke na samom senzoru, čime se olakava rukovanje. Spremnik je jo jedno područje primjene u kojem senzor tlaka stvarno može osloboditi svoju snagu. PL15 je prikladan i za praćenje razine. Njegovim izravno ugradivim dizajnom sprječavaju se mrtvi prostori koji uzrokuju statičku vodu, a time i neželjeno obogaćivanje. Jo jedna prednost senzora tlaka leži u tome da daje temperaturu medija kao dodatnu procesnu vrijednost, čime se dodatno poboljava transparentnost i kontrola procesa, kaže Maximilian Meurer.
Posebno kompaktni i izravnog ugradivi senzori tlaka serije PL15, koji se mogu slobodno konfigurirati putem IO-Linka, nude maksimalnu fleksibilnost.
Precizno mjerenje brzine protoka ultračiste vode
Klijentima je relevantna i količina čiste vode koja je dostupna na kraju postupka pročićavanja. Tijekom reverzne osmoze ulazni tok razdvaja se u tok čiste vode, koji se naziva permeat, i tok koncentrata, koji sadrži čestice. Na primjer, usporedbom obje količine rukovatelj postrojenja može vidjeti da je filtre potrebno održavati ili da je ulazni tok jako kontaminiran stranim tvarima. Kako bi dobio točan rezultat, brzina protok mora se precizno izmjeriti u nekoliko točaka u sustavu.
U tu svrhu, stručnjak za senzore, ifm, razvio je ultrazvučni mjerač protoka vrste SU za primjene povezane s ultračistom vodom, koji može vrlo precizno detektirati brzine protoke do 1.000 l/min. Zahvaljujući ultrazvučnoj tehnologiji, to se također odnosi na ultračistu vodu niske vodljivosti koja se proizvodi u pogonima u poduzeću EnviroFALK. U kombinaciji sa senzorima vodljivosti obitelji LDL može se uspostaviti pouzdana kontrola kvalitete i količine u postupku filtracije. Mjerna cijev mjerača protoka izrađena je od nehrđajućeg čelika vie kvalitete i nema mjernih elemenata, brtvi i pokretnih dijelova. To znači da su kvarovi uzrokovani naslagama, otećenjima, curenjima ili začepljenjima, koji se mogu pojaviti u mehaničkim sustavima kao to su rotori ili turbine, ili padovi tlaka povezani s dizajnom kao to se događa s drugim mjernim načelima, isključeni od samog početka. Mjerna cijev izrađena u potpunosti od nehrđajućeg čelika eliminira potrebu za ispitivanjem kompatibilnosti materijala elektroda ili brtvi i omogućuje jednostavno, potpuno čićenje bez ostataka. Svjetleća dioda, koja može simbolizirati jačinu signala, služi kao dodatni vizualni pokazatelj stabilnog procesa. Padajuća vrijednost može biti pokazatelj čestica, mjehurića zraka ili naslaga na unutarnjoj stijenci cijevi.
Slika 1: Mjerna cijev ultrazvučnog mjerača protoka poduzeća ifm nema mjerne elemente ili pokretne dijelove i stoga je idealna za primjene povezane s ultračistom vodom. Slika 2: Beskontaktni radarski senzor razine LW2120 ugrađen je izvan poklopca spremnika za čistu vodu.
Beskontaktno mjerenje radara u spremnicima
Radarski senzor razine LW2120 koji podržava IO-Link idealno je prilagođen za beskontaktno praćenje razine u spremnicima. Može detektirati razine do visine od 10 metara bez slijepih zona i uz milimetarsku razlučivost. Upotrebljava se frekvencija od 80GHz, kojom se jamče stabilni i precizni rezultati mjerenja, čak i u zatvorenim prostorima. Senzor se uz nastavak za antenu, koji je dostupan kao dodatak, također može upotrebljavati izvan zatvorenih metalnih spremnika, na primjer, na otvorenim kadama ili plastičnim spremnicima.
U određenim područjima primjena upotrebljavamo radarski senzor umjesto hidrostatskog mjerenja razine. Na primjer, krajnji kupci to zahtijevaju u ultračistom polju, u kojem svaka vijčana veza i svaka mjerna točka predstavljaju potencijalni izvor onečićenja. U takvim je područjima primjena mjerenje razine pomoću radarskog senzora od prednosti jer je senzor ugrađen izvan poklopca spremnika i ne dolazi u dodir s medijem, objanjava Maximilan Meurer.
Standardnom tehnologijom povezivanja M12 jamči se ugradnja bez pogreaka u roku od nekoliko minuta dok se IO-Linkom postiže praktičnost daljinskog postavljanja i čitanja parametara. Zbog inteligentnog algoritma u jedinici postavljanje parametara IO-Linkom krajnje je jednostavno: Nakon to jednom postavite referentnu visinu, senzor odmah daje točnu razinu IO-Linkom.
Dodana vrijednost s IO-Linkom
Kad smo kod IO-Linka: EnviroFALK se nadahnut tehnologijom odlučio osloniti na senzore koji upotrebljavaju taj digitalni komunikacijski protokol.
Maximilian Meurer objanjava prednosti: Uz IO-Link imam potpunu transparentnost sve do svakog pojedinačnog senzora putem HMI-ja i upravljačkog uređaja. Ako se pojave neuobičajeni uvjeti, dijagnostički podaci svakog senzora pomažu mi da brzo identificiram i otklonim problem. Prijenos podataka senzora u upravljački uređaj također je vrlo jednostavan. Zahvaljujući upitima o cikličkim podacima, izmjerene vrijednosti izravno se daju kao brojčane vrijednosti. Prije to nije bilo moguće s analognim izmjerenim vrijednostima. IO-Link mi također omogućuje postavljanje upita i digitalizaciju drugih podataka, kao to su serijski brojevi ili podaci o kalibraciji. Mogu čak odrediti izlaznu jedinicu izmjerenih vrijednosti, npr. litre po minuti ili kubične metre po satu za senzore protoka. Nadalje, IO-Link mi omogućuje prijenos nekoliko izmjerenih vrijednosti senzora. Primjer za to bio bi senzor vodljivosti, ali i senzori tlaka koje upotrebljavamo na spremnicima i pumpi: Mjerimo tlak kako bismo odredili razinu u spremniku, dok istovremeno očitavamo vrijednost temperature koju senzor daje kako bismo znali temperaturu medija u spremniku. Time se tedi napor oko ugradnje dodatnih senzora temperature i dodavanja odgovarajućih vijčanih spojeva u spremnik. Mjerač protoka vrste SU također prenosi nekoliko izmjerenih vrijednosti kroz jednu podatkovnu liniju: uz brzinu protok i status senzora, ukupna brzina protoka i temperatura također su dostupni putem IO-Linka. Zahvaljujući funkciji pohrane podataka, mi i krajnji klijent odmah primjećujemo ako se upotrebljava pogrean senzor ili ako postoje pogreke u ožičenju. Uz tu funkciju i jednostavno spajanje prethodno ožičenih kabela M12 na glavnom uređaju i na jedinici, vie nije nužno potreban kvalificirani električar za brzu zamjenu senzora.
IO-Link podržava opsežno postavljanje parametara. Izlazne funkcije, mjerni rasponi, sklopne točke i drugi parametri mogu se slobodno odabrati unutar karakterističnih vrijednosti senzora. Dok je prije bilo potrebno mnogo različitih senzora, jedna jedinica IO-Link često je sve to je danas potrebno.
Maximilian Meurer: Glavne prednosti IO-Linka za nas su smanjena raznolikost senzora i trokovi skladitenja. Naim servisnim tehničarima vie nije potrebno toliko različitih senzora prilikom zamjene uređaja. Time se tedi vrijeme i novac.
Komunikacijski protokol IO-Link omogućuje pristup svakom pojedinačnom senzoru. Time se stvara maksimalna transparentnost i olakava rjeavanje problema. / Decentralizirani glavni uređaji IO-Link tede prostor u upravljačkom ormariću i nude mogućnost povezivanja senzora i pokretača. Povezivanje s upravljačkim uređajem postrojenja ostvaruje se putem Profineta.
Kompaktni senzori tlaka PV poduzeća ifm također su prikladni za male cijevi zbog procesnog priključka G1/4. Osim tlaka, prenose i temperaturu medija putem IO-Linka.
Zavretak
U sustavima čiste i ultračiste vode senzori ifm omogućuju pojednostavljeno, ali precizno praćenje procesa. IO-Link smanjuje trokove skladitenja i složenost montaže, to dovodi do značajnih uteda trokova, a istovremeno stvara potpunu transparentnost svih procesa kako poduzeća ulaze u digitalno doba.
Ukratko: čisto rjeenje!
