Folyamatvíz-kezelő berendezések tiszta és ultratiszta vízhez
Alkalmazási beszámoló
Nem csak tiszta, hanem színtiszta
Alapvetően a csapvíz nem jelent nagyobb kihívást a folyamatérzékelő technológia számára. Más a helyzet az ultratiszta víz kezelésénél. Az ilyen folyamatban használt érzékelőknek sokkal többet kell teljesíteniük és kibírniuk.
Mindenki ismeri a mindennapi életből: A csapvízzel történő tisztítás gyakran csúnya foltokat hagy a felületeken. Ami azonban az ablaküvegeken vagy az ivópoharakon pusztán esztétikai hibaként elviselhető, az ipari folyamatokban komoly hatással lehet a termék minőségére. Például, amikor a kezelt vizet az alkatrésztisztítás utóöblítési folyamatában használják az olajok és a hűtő-kenőanyagok eltávolítására a feldolgozott fémekről, és előkészítik azokat a következő folyamatra például a bevonatolásra vagy galvanizálásra. Az optikai iparnak és az orvostechnológiának is szüksége van olyan vízre az öblítési folyamatokhoz, amely a szárítás után nem hagy maradványokat.
A megoldás: az úgynevezett tiszta víz. Ez mentes az oldott ásványi anyagoktól, sótól és baktériumoktól. A kezelés mértékétől függően tiszta vagy ultratiszta vízről beszélünk.
Ultratiszta víz előállítására szolgáló berendezések
A westerburgi székhelyű EnviroFALK vállalat pontosan erre szakosodott. Az 1989-ben alapított vállalat ma az egyik piacvezető az ultratisztavíz-tisztítóberendezések területén. Peter Leyendecker társalapító és ügyvezető igazgató: A piacon elérhető legkülönfélébb vízkezelési technológiákból dolgozunk ki koncepciókat: Fordított ozmózis rendszerek, ultraszűrés, nanoszűrés vagy ioncserélő rendszerek. Gyakran a legkülönfélébb technikák kombinációja az, mely egy berendezésben megtalálható. Ügyfeleink számára teljes körű koncepciókat kínálunk a vízcsökkentésre, a recirkulációra és különösen a tiszta víz kezelésére.
Maximilian Meurer, az EnviroFALK MSR-technikusa elmagyarázza, hogyan működik egy ilyen berendezés: Ebben a folyamatvíz-tisztító berendezésbe a csapból folyó normál vizet vezetjük be. Első lépésben az lágyításra kerül. Ezzel az úgynevezett lágy vízzel fordított ozmózis segítségével az összes szilárd részecskét kiszűrjük.
A következő tisztítási lépésben a víz egy ioncserélő patronon halad át. Ez speciális granulátummal vagy kevertágyas gyantával van megtöltve, amely eltávolítja az összes ásványi anyagot a vízből. A teljesen sótalanított víz minőségét az ifm vezetőképesség-érzékelőivel is ellenőrizzük. Ezen folyamatérték alapján közvetlenül felismerjük a vezetőképesség növekedését is, amint a patron kimerül és ki kell cserélni.
A tiszta víz köztes tárolásra egy tartályba kerül átszivattyúzásra, és részben fel is melegítik, így az ügyfél bármikor rugalmasan felhasználhatja különböző alkalmazásokhoz. A magas fokú tisztaság érdekében ezt a sótalanított vizet UV-fénnyel is besugározzák, hogy a víz csíramentes maradjon.
Folyamatvíz-tisztító berendezés különböző tisztasági szintekkel.
Érzékelők és követelmények
Az ifm automatizálási specialista számos érzékelője felügyeli az igényes tisztítási folyamatot, hogy folyamatosan biztosítsa az ultratiszta víz minőségét. A legkisebb szennyeződés vagy remineralizáció is csökkentheti ezt, ezért mindenáron el kell kerülni. Ezért az EnviroFALK a csövekben és tartályokban az előlapba süllyesztett érzékelőket használ.
Az előnye: nincsenek holtterek, ahol a víz nem kering eléggé, és így akaratlanul újra felhalmozódhatna. Egy másik kihívás a demineralizált víz viselkedése. Ez a természetellenes sótlan állapotot folyamatosan a környező anyagokból származó ásványi anyagok kioldásával próbálja kompenzálni. A hagyományos nemesacél falak esetében a víznek ez sikerülne és idővel lyukak keletkeznének a falakon.
Ezért ebben a berendezésben vagy műanyag csövek, vagy különösen jó minőségű rozsdamentes acél kerül felhasználásra. Ugyanez vonatkozik a közeggel érintkező érzékelőkre is. Az ifm kifejezetten az ultratiszta vizes alkalmazásokhoz kínál érzékelőket. Azokon a pontokon, ahol az érzékelő felülete érintkezik a közeggel, különösen jó minőségű nemesacélból vagy más anyagokból készülnek, amelyekből az ultratiszta víz nem tud molekulákat kivonni.
1. kép: Utánkapcsolt szigetelt tartályok a tiszta víz melegítésére és tárolására. 2. kép: Az ifm LDL101 vezetőképesség-érzékelője a vezetőképesség mérésével ellenőrzi a víz tisztaságát, és időben jelzi, ha az ioncserélő patronokat ki kell cserélni.
Központi mérési érték: A vezetőképesség értéke
Az LDL101 vezetőképesség-érzékelő mindig a megfelelő választás, ha a víz tisztaságának pontos betartása kulcsfontosságú a termékminőség vagy a folyamatbiztonság szempontjából. A vezetőképesség értéke a víz elektromos ellenállásának reciproka. Minél tisztább a víz, annál nagyobb az ellenállása és annál kisebb a vezetőképesség értéke.
Maximilian Meurer, az EnviroFALK MSR-technikusa: A vezetőképesség mérésére az LDL101 IO-Link érzékelőt használjuk. Ez az ultratiszta víz minőségbiztosításának alfája és omegája. A vezetőképesség a víz ionkoncentrációját fejezi ki. Minél kisebb a szabad ionok száma, annál kisebb a vezetőképesség. Az LDL101 vezetőképesség-érzékelő lenyűgözött minket, mert nagyon széles mérési tartományt kínál: centiméterenként 0,04 és 1000 mikrosiemens között. Ez tökéletes, mert lehetővé teszi számunkra, hogy berendezésünk minden vízfokozatát, azaz a normál városi víztől a bemenetnél az ultratiszta vízig a kimenetnél, egyetlen érzékelőtípussal lefedjük. Azzal, hogy csak egyféle érzékelőt használunk, csökkenthetjük a készletezési költségeinket. A szerviztechnikusok számára is egyszerűsíti a munkát, mivel kevesebb különböző érzékelőre van szükségük a helyszínen. Az érzékelő kompakt kialakítása is lenyűgözött minket. Az érzékelőt szabványos M12-es csatlakozástechnikával tudjuk csatlakoztatni, és nincs szükség drága adatkábelre vagy külső kiértékelő egységre a szekrényben, ami időt, helyet és költségeket takarít meg számunkra.
A nagy felbontás és a mért értékek veszteségmentes digitális továbbítása az IO-Link-en keresztül lehetővé teszi a vízminőség tartósan pontos elemzését a hibátlan folyamatok érdekében. Ha a vezetőképesség értéke megnő az ultratiszta víz gyártási folyamata során, az például karbantartást igénylő alkatrészekre utal.
Tiszta nyomásmérés
A csövekben lévő nyomást a rendszer számos pontján ellenőrizni kell. A jövőben a PL15 nyomásérzékelőt sikeresen használják majd egy komplex tisztítóberendezésben több feladatra. A PL15-öt egyrészt szivattyúink vezérlésére használjuk. Az IO-Linknek köszönhetően az érzékelő optimális felbontást biztosít a teljes 0 és 10 bar közötti nyomástartományban. Az IO-Link segítségével a mérési értékeket közvetlenül digitálisan és így átalakítási veszteségek nélkül tudjuk kiolvasni, ami tovább növeli a pontosságot. Ráadásul már nem kell semmit sem állítanunk magán az érzékelőn, ami nagyon megkönnyíti a kezelését.
Egy másik alkalmazási terület a tartály, ahol a nyomásérzékelő egyéb erősségeit is megmutathatja. A PL15 jól használható a töltésszint-felügyeletre is. Az előlapba süllyesztett kialakítása megakadályozza a holtterek kialakulását, ahol a víz nem kering eléggé, és így akaratlanul ismét felhalmozódhat. A nyomásérzékelő további előnye, hogy a közeg hőmérsékletét is kiadja egy másik folyamatértékként, ami ismét növeli a folyamatok átláthatóságát és szabályozhatóságát - mondja Maximilian Meurer.
A PL15 sorozat különösen kompakt és holttér-mentes nyomásérzékelői, amelyek az IO-Link segítségével szabadon paraméterezhetők, és így rugalmasan használhatók.
Precíz átfolyásmérés ultratiszta vízhez
Az ügyfél számára fontos mérési értéket jelent a vízkezelési folyamat végén rendelkezésre álló tiszta víz mennyisége. Ennek oka, hogy a fordított ozmózis a bevezetett városi vízből tiszta vizet, más néven permeátumot, és részecskéket tartalmazó koncentrátumot egyaránt előállít. A két mennyiség összehasonlításából a berendezés üzemeltetője láthatja, hogy a szűrők karbantartásra szorulnak-e, vagy a bevezetett városi víz eleve túlságosan szennyezett-e idegen anyagokkal. A pontos eredmény meghatározásához pontos átfolyásmérésre van szükség a berendezés különböző pontjain.
Az ifm érzékelőspecialista erre a célra kínálja az SU típusú ultrahangos átfolyásérzékelőt, amelyet ultratiszta vizes alkalmazásokhoz fejlesztettek ki. Ez nagy pontossággal érzékeli az akár 1000 l/min áramlási mennyiségeket. Az ultrahangos technológiának köszönhetően ez az olyan alacsony vezetőképességű ultratiszta víz esetében is fennáll, mint amilyen az EnviroFALK berendezéseiben kerül előállításra. Az LDL család vezetőképesség-érzékelőivel kombinálva megbízható minőség- és mennyiségellenőrzés alakítható ki a szűrési folyamatban. Az átfolyásérzékelő mérőcsöve nemesacélból készült és nem tartalmaz mérőelemeket, tömítéseket és mozgó alkatrészeket.
Ezáltal eleve ki vannak zárva azok a hibák, amelyeket a lerakódások, károsodások, a tömítetlenségek vagy elakadások okoznak, amelyek felmerülhetnek a mechanikus rendszerekben, mint például a járókerekek vagy turbinák esetében, valamint a más mérési eljárásoknál a felépítésből eredő nyomáscsökkenés is. A tiszta nemesacél csőnek köszönhetően nincs szükség az elektródák vagy a tömítések anyagkompatibilitási vizsgálatára, és az egyszerű tisztítás bármikor lehetséges, hézagok és maradványok nélkül.
A jelerősséget szimbolizáló LED a stabil folyamat további optikai kijelzőjeként szolgál. Ha a jelerősség csökken, az a cső belső falán lévő részecskékre, légbuborékokra vagy lerakódásokra utalhat.
1. kép: Az ifm ultrahangos átfolyásérzékelőjének mérőcsöve nem tartalmaz mérőelemeket vagy mozgó alkatrészeket, ezért ideális az ultratiszta vizes alkalmazásokhoz. 2. kép: Az LW2120 radaros töltésszint-érzékelőt a tisztavíz-tartály tartályfedelén kívülre szerelik, ezért nem érintkezik a közeggel.
Érintésmentes radaros mérés a tartálynál
Az IO-Link-kompatibilis LW2120 radaros töltésszint-érzékelő ideálisan alkalmas tartályok érintésmentes töltésszint-felügyeletére. Az akár 10 m magas töltési szinteket is képes érzékelni vakzónák nélkül, milliméteres felbontással. Az alkalmazott 80 GHz-es frekvencia stabil és pontos mérési eredményeket biztosít még a legszigorúbb beszerelési körülmények között is. A tartozékként kapható antennahosszabbítóval az érzékelő zárt fémtartályokon kívül is használható, például nyitott kádaknál vagy műanyag tartályoknál.
Bizonyos alkalmazásokban a hidrosztatikus töltésszint-mérés helyett a radaros érzékelőt is használjuk. Ezt például az ultratisztaságú tartományban a végfelhasználó is elvárja. Itt ugyanis minden csavarkötés és minden mérési pont veszélyforrást jelent a baktériumok szempontjából. Itt a radaros érzékelővel történő töltésszint-mérés azért előnyös, mert az érzékelő a tartályfedélen kívül van felszerelve, és nem érintkezik a közeggel." - magyarázza Maximilan Meurer.
A standard M12-es csatlakozási technikának köszönhetően az érzékelő telepítése mindössze néhány perc alatt hiba nélkül elvégezhető, és az IO-Link segítségével távolból kényelmesen paraméterezhető és kiolvasható. A készülék intelligens algoritmusa az IO-Link segítségével a paraméterezést is gyerekjátékká teszi: Csak a referenciamagasságot kell egyszer beállítani, és az érzékelő azonnal milliméteres pontossággal szolgáltatja a töltési szintet az IO-Linken keresztül.
Hozzáadott érték az IO-Linkkel
Apropó, IO-Link! Az EnviroFALK vállalatnál mindenki lelkesedik az IO-Linkért, és olyan érzékelőkre támaszkodik, amelyek rendelkeznek ezzel a digitális kommunikációs protokollal.
Maximilian Meurer elmagyarázza az előnyöket: Az IO-Link segítségével a HMI-n és a vezérlőn keresztül teljes átláthatósággal rendelkezem minden egyes érzékelőig. Szokatlan viselkedés esetén az egyes érzékelők diagnosztikai adatai felhasználhatók a probléma gyors felderítésére és elhárítására. Az érzékelőadatok integrálása a vezérlésbe szintén nagyon egyszerű. A mérési értékeket közvetlenül numerikus értékként kapom meg a ciklikus adatlekérdezésen keresztül. Ez korábban analóg mérési értékek segítségével nem volt lehetséges. Ezenkívül az IO-Linken keresztül más adatokat is lekérdezhetek és digitalizálhatok, például sorozatszámokat vagy kalibrációs adatokat. Azt is kiválaszthatom, hogy a mérési értékek milyen mértékegységben kerüljenek kiadásra, például liter/perc vagy köbméter/óra alakban az átfolyásérzékelő esetében. Ezenkívül egy érzékelő több mérési értéke is továbbítható az IO-Link segítségével.
Ilyen például a vezetőképesség-érzékelő, de a tartályok és a szivattyú nyomásérzékelői is: Egyrészt megmérjük az ottani nyomást, hogy meghatározzuk a tartályban lévő töltési szintet, de ugyanakkor kiolvassuk a hőmérséklet értékét is, amelyet az érzékelő szolgáltat, hogy megtudjuk, milyen a tartályban lévő közeg hőmérséklete. Ezáltal további hőmérséklet-érzékelőket és a tartályban lévő csavaros csatlakozókat is megtakaríthatjuk. Az SU típusú átfolyásérzékelő egy adatvonalon keresztül több mérési értéket is szolgáltat: Az átfolyás és az érzékelő állapota mellett a teljes átfolyás és a hőmérséklet is elérhető az IO-Linken keresztül. Az IO-Link adattárolási funkciója lehetővé teszi számunkra és a végfelhasználó számára is, hogy közvetlenül észrevegyük, ha rossz érzékelőt használunk, vagy ha hiba van a huzalozásban. Ennek a funkciónak, valamint az előre konfekcionált M12-es csatlakozókábelek egyszerű bekötésének köszönhetően mind a master, mind a készülék esetében nem feltétlenül van szükség villanyszerelőre például egy érzékelő cseréjéhez.
Az érzékelők átfogóan paraméterezhetők az IO-Linken keresztül. A kimeneti funkciók, mérési tartományok, kapcsolási pontok és egyéb paraméterek szabadon meghatározhatók az érzékelő jellemző értékein belül. Ahol korábban különböző érzékelőváltozatokra volt szükség, ma már gyakran egyetlen IO-Link eszköz is elegendő.
Maximilian Meurer: Az IO-Link előnyei számunkra abban jelennek meg, hogy sokkal kevesebb típusú érzékelővel kell használnunk, csökkenteni tudtuk a raktárkészletünket, a szerviztechnikusoknak már nincs szükségük annyi különböző érzékelőre a cseréhez. Ez időt és költséget takarít meg.
1. kép: Az IO-Link kommunikációs protokoll lehetővé teszi a felhasználó számára a közvetlen hozzáférést az érzékelőhöz. Ez maximális átláthatóságot biztosít és segíti a hibakeresésnél. 2. kép: A decentralizált IO-Link masterek helyet takarítanak meg a kapcsolószekrényben, és lehetővé teszik az érzékelők és aktuátorok csatlakoztatását. A berendezés vezérlésébe való bekötés Profinet-en keresztül történik.
A kompakt ifm PV nyomásérzékelők a G1/4-es folyamatcsatlakozónak köszönhetően kis vezetékekben is alkalmazhatók. A nyomás mellett a közeg hőmérsékletét is továbbítják IO-Link-en keresztül.
Összegzés
A tiszta és ultratiszta víz előállítása során az ifm érzékelői lehetővé teszik a folyamat karcsú, ám mégis precíz nyomon követését. Az IO-Link csökkenti a raktározási költségeket és a szerelési ráfordítást, ami jelentős költségmegtakarítást eredményez, és a digitális korszak felé vezető úton tökéletes átláthatóságot biztosít minden folyamatlépésben. Röviden: Tiszta megoldást az ifm segítségével!
