Steffen Hartmann Recyclingtechnologien - Вакуумний випарник
У кип'ятильній камері забруднене середовище випаровується при температурі близько 40°C під вакуумом і таким чином розділяється на чистий дистилят і концентрат. Датчики LMT контролюють рівень в камері на різних висотах.
Ефективне очищення промислової води, використовуючи IO-Link
Вакуумне випаровування є підходящим методом для очищення промислових стічних вод, таких як охолоджувальні рідини. Вакуумні випарники відокремлюють воду від забруднень і обробляють її для повторного використання. Інтелектуальні датчики забезпечують невибагливість до обслуговування, економічно ефективну роботу.
У багатьох промислових процесах рідини обробляються для повторного використання, забезпечуючи низький вуглецевий слід і знижуючи витрати на утилізацію. Поширеним прикладом є обробка охолоджувальних емульсій, що використовуються у верстатах. Окрім механічного очищення, відпрацьоване масло також необхідно відокремити від води.
Компанія Steffen Hartmann Recyclingtechnologien GmbH з міста Тале в німецькому регіоні Гарц спеціалізується на розробці та виробництві установок для очищення стічних вод, у тому числі вакуумних випарників.
Керуючий директор Саша Холтхусен пояснює: "Наш вакуумний випарник був спеціально розроблений для очищення для очищення такого виду промислових стічних вод. Відпрацьована охолоджувальна емульсія подається всередину, а на виході виходить невелика кількість концентрату, а також чистий дистилят - чиста вода, яка може бути використана для інших процесів або скинута в каналізацію, що позбавляє від дорогої утилізації".
У вакуумних умовах
Принцип роботи вакуумного випарника полягає в "кип'ятінні" забрудненого середовища в кип'ятильній камері. Подібно до кухонної плити, тепло подається в нижню частину контейнера, в результаті чого утворюється чиста водяна пара, яка конденсується в кип'ятильній камері та виводиться. Забруднений концентрат залишається на дні.
Але чому процес проводиться у вакуумі? Саша Холтхусен пояснює: "У вакуумних умовах вода закипає при нижчих температурах, в даному випадку вже при 40°C. За такої температури ми можемо навіть випаровувати більш агресивні середовища, такі як кислоти чи луги, не пошкоджуючи стінки з нержавіючої сталі, як це могло б статися за вищих температур. Крім того, певні речовини залишаються в концентраті при цій відносно низькій температурі і не відокремлюються. Ще одна перевага вакуумного випаровування полягає в тому, що нам потрібно менше енергії для нагрівання. Для цього ми використовуємо ефективний холодоагентний компресор. За принципом роботи він схожий на тепловий насос і є більш енергоефективним, ніж, наприклад, пряме електричне опалення. Той самий холодоагент дозволяє конденсувати водяну пару. Крім того, ми також можемо використовувати наявне технологічне тепло наших клієнтів, яке ми потім подаємо на наш вакуумний випарник через теплообмінник".
Зображення 1: Датчик провідності LDL101 контролює чистоту дистиляту.
Зображення 2: Спеціально розроблений для агресивної надчистої води, датчик потоку SU вимірює кількість дистиляту.
Зображення 3: Всі датчики підключені через IO-Link. Це скорочує час встановлення, полегшує налаштування параметрів і дозволяє проводити дистанційну діагностику аж до рівня датчика.
Вакуумний випарник від Steffen Hartmann Recyclingtechnologien
Параметри процесу з одного погляду
В рамках моніторингу процесу контролюються такі ключові параметри, як тиск і температура. Датчики ifm безперервно відстежують ці параметри, щоб оптимально керувати процесом випаровування. Вони контролюють як теплопостачання, так і вакуумний насос.
Іншим вирішальним фактором є рівень в кип'ятильній камері, який точно контролюється датчиками рівня LMT, встановленими на стінці резервуара на різній висоті. Подача середовища припиняється, як тільки спрацьовує верхній датчик рівня, і відновлюється, коли рівень опускається до нижнього датчика.
Інші датчики LMT встановлені в резервуарі подачі охолоджувальної рідини вакуумного насоса для контролю рівня в трьох різних положеннях. Ще один датчик LMT встановлений в резервуарі для збору дистиляту. Як тільки досягається максимальна ємність, датчик подає сигнал перемикання, що призводить до відкачування дистиляту.
LMT датчики рівня відрізняються своїм гігієнічним дизайном. Їх високоякісні матеріали корпусу, такі як PEEK і нержавіюча сталь (316L / 1.4404), мають високу стійкість до агресивних середовищ. Піна та інші потенційні відкладення автоматично пригнічуються і не можуть впливати на продуктивність датчика, забезпечуючи постійне та надійне визначення рівня.
Вимірювання якості води
Постійний моніторинг якості води має важливе значення, особливо коли мова йде про забезпечення чистоти дистиляту. Для цього завдання використовується LDL101 датчик провідності. Його виміряне значення забезпечує якість всього процесу випаровування і чистої води, отриманої в результаті.
Ультразвуковий витратомір “SU Puresonic” був оптимізований спеціально для застосування в чистій і надчистій воді. Цей датчик може точно визначити кількість дистиляту. Його безкомпонентна вимірювальна труба виготовлена з високоякісної нержавіючої сталі, що забезпечує відмінну стійкість до агресивних середовищ. Важливо зазначити, що "чиста" або дистильована вода, хоч і звучить нешкідливо, може бути агресивною по відношенню до металевих матеріалів і вимагає спеціальних сплавів з нержавіючої сталі. Цікаво, що цей датчик часто використовується в пластикових трубах, оскільки на них не впливає чиста вода.
Контроль насоса запобігає пошкодженню
Центральним вузлом системи є вакуумний насос. Якщо він недостатньо охолоджений або якщо вакуум стає занадто сильним, на робочих колесах може виникнути небажана кавітація, що може призвести до зносу матеріалу. Кавітація створює надзвичайні вібрації. Датчик вібрації, встановлений в корпусі вакуумного насоса, виявляє будь-які незвичайні вібрації і передає їх на контролер. В результаті автоматично відкривається розвантажувальний клапан і подається вторинне повітря, щоб привести роботу насоса в нормальний стан. Це ефективно запобігає дорогому пошкодженню насоса.
Оцифрування з IO-Link
Всі використовувані датчики є сумісними з IO-Link, пропонуючи реальну додаткову цінність, яка виходить далеко за рамки простої передачі виміряних значень або сигналів перемикання: IO-Link дозволяє користувачам отримувати віддалений доступ до датчиків, зчитувати дані та діагностичні значення, а також налаштовувати пристрої різними способами.
Саша Холтхусен пояснює використання IO-Link наступним чином: "Якщо у клієнта виникають проблеми з його системою, ми можемо підключитися до неї дистанційно через VPN з'єднання. У минулому без IO-Link ми доходили лише до ПЛК, але не до рівня датчика. З IO-Link тепер ми можемо бачити стан системи аж до кожного датчика. Ми можемо бачити, чи передає датчик виміряні значення, чи виникла певна помилка в IO карті ПЛК або в кабелях. Ми також можемо зчитувати діагностичні показники датчика і при необхідності дистанційно коригувати його параметри. Якщо клієнт замінив датчик, ми можемо налаштувати його дистанційно. Таким чином, IO-Link пропонує нам і нашим клієнтам значну перевагу з точки зору дистанційного обслуговування. Ще однією важливою перевагою є масштабованість виміряних значень датчиків, які ми можемо налаштувати через IO-Link. Ми використовуємо датчики тиску з діапазоном вимірювання від -1 до 10 бар. Ми можемо масштабувати їх таким чином, щоб діапазон вимірювань охоплював від -1 до 1 бар з повною роздільною здатністю. Цього неможливо досягти за допомогою звичайних датчиків з аналоговим струмовим виходом. Більше того, IO-Link датчики можуть передавати кілька виміряних значень. Наприклад, витратомір і датчик тиску також надають значення температури через IO-Link. Це зменшує кількість необхідних датчиків і місць монтажу".
Економія витрат завдяки IO-Link
IO-Link датчики підключаються до децентралізованих IO-Link майстрів-модулів, які комунікують з ПЛК через польову шину, таку як PROFINET. Такий тип кабельної розводки має багато переваг під час монтажу, як пояснює Саша Холтхусен:
"Особливо для великих систем, які розбираються для доставки, ця кабельна розводка виявляється надзвичайно вигідною. Механік, який збирає систему на об'єкті замовника, потребує лише під'єднати штекери. Нам не потрібен електрик, щоб перепідключити дроти або прокласти їх до шафи керування. У часи, коли не вистачає кваліфікованих працівників, скорочення часу, проведеного на місці, пропонує значний потенціал економії витрат. Ще однією перевагою є те, що I/O перевірка під час налаштування системи може бути виконана набагато швидше, оскільки не виникає помилок у підключенні або проблем з клемами. Хоча початкова вартість IO-Link може бути вищою, ніж вартість звичайної проводки, заощаджений під час встановлення час і розширені можливості діагностики та дистанційного обслуговування, згадані раніше, зрештою призводять до значної економії витрат".
Висновок
Економічно ефективне очищення води досягається завдяки двом ключовим факторам: енергоефективне вакуумне випаровування та впровадження діджиталізованої концепції керування аж до рівня датчиків. Ця концепція значно мінімізує витрати на встановлення та обслуговування, а також утримує температуру кипіння на низькому рівні, що є вигідним як з економічної, так і з екологічної точки зору.
