Микроволновая радарная технология для непрерывного измерения уровня в процессах мацерации

Для производства целлюлозы на заводе по производству древесины волноводный радар был реализован в нескольких конструкциях резервуаров для воды в рамках процессов мацерации. Современная высококачественная технология TDR обеспечивает непрерывный производственный процесс завода. Датчики TDR, не зависящие от изменяющихся условий процесса, надежно и точно определяют уровень и, таким образом, обеспечивают оптимальную поддержку бесперебойного технологического процесса.

Точность измерения +/-2 мм и компенсация пара

Производитель древесины, работающий в лесной, целлюлозно-бумажной промышленности на протяжении 100 лет, искал инновационное и надежное решение для модернизации системы измерения уровня в своих производственных процессах в рамках своей стратегии устойчивого развития. Компания считается пятым по величине производителем целлюлозы и бумаги в мире. Основными направлениями экспорта являются Азия, США и Европа. При оснащении основного завода системами сушки, включая мацерацию, предъявлялись особые требования к надежности устанавливаемой измерительной техники. В процессе мацерации древесина в сыром состоянии некоторое время подвергается воздействию воды, которая служит растворителем для определенных ингредиентов. Этот процесс поддерживается подводом тепла. В технологическом резервуаре температура до 80°C  и технологическое давление прибл. 0,8 бар. Атмосферные условия предъявляют высокие требования к устанавливаемому датчику, особенно при высоком содержании пара и влаги.

Древесину для целлюлозно-бумажного производства в основном получают из сосны, ели, березы и реже эвкалипта. Древесная щепа нагревается горячим паром в течение 3-5 минут. При этой температуре лигнин и другие растительные вещества размягчаются, и волокнистый композит начинает растворяться. Защита от переполнения NivoGuide® в процессе мацерации устойчива к пару и особым условиям процесса.

В области непрерывного измерения уровня решения UWT GmbH некоторое время назад были расширены за счет включения линейки продуктов TDR в дополнение к лотовым и бесконтактным радарным технологиям. В дополнение к NivoGuide® NG 8000, который является классическим радарным решением для жидких сред, а также для измерения границы раздела, была реализована вторая серия с NivoGuide® NG 3000 для приложений с сыпучими продуктами. Каждая версия устройства оснащена удлинениями, которые можно индивидуально адаптировать к применению. Это позволяет сконфигурировать подходящую сенсорную технику из обширного ассортимента для установок в зависимости от условий процесса и измеряемой среды. Функциональность, простота в обращении и длительный срок службы инструментов в соответствии с высокими требованиями и стандартами этой отрасли имеют первостепенное значение.

Инновационные технологии в сочетании с многолетним опытом работы в отрасли позволили UWT GmbH предоставить индивидуальное решение с технологией волноводного радарного датчика NivoGuide® NG 8000. Микроволновые импульсы подаются на кабель или стержень и направляются вдоль зонда. Излучаемый импульс отражается поверхностью продукта. Разница во времени между излучаемым и отраженным импульсом преобразуется в уровень. Низкие частоты почти не затухают даже при высокой влажности, так что максимально возможное количество энергии доступно для фактического определения уровня. Таким образом, в любое время гарантируется надежное определение уровня для бесперебойного технологического процесса. Для надежного определения уровня воды от нагрева бревен в системе сушки при мацерации уровень контролируется через трубу диаметром 100 мм и высотой 600 мм. Небольшой диаметр трубки обеспечивает усиление измерительного сигнала, что дополнительно повышает надёжность измерения. Даже в этих сложных условиях процесса NivoGuide® с двухпроводной электроникой 4...20 мА/HART измеряет с точностью +-2 мм. Благодаря короткому времени реакции можно надежно обнаруживать даже более быстрые изменения уровня.

Уровень контролируется NivoGuide®, установленным в трубе. Двухпроводная электроника HART обеспечивает очень короткое время отклика и высокую точность измерения +/- 2 мм.

 Колебания давления процесса или значения диэлектрической проницаемости не влияют на точность результата измерения, поскольку не требуется ни адаптация к изменяющимся условиям процесса, ни калибровка измеряемой среды.

 TDR с полезными диагностическими возможностями

Помимо высокой точности, одной из решающих причин покупки для производителя оборудования было простое и интуитивно понятное управление этими устройствами. Нечувствительность к широкому диапазону условий процесса делает технологию универсальной и, таким образом, облегчает ввод в эксплуатацию. Датчик калибруется всего за пять шагов и выдает надежный сигнал уровня, независимо от того, используется ли он в средах на водной/масляной основе, пастах, пенах или суспензиях. Интеллектуальное программное обеспечение волноводного радарного датчика обеспечивает высокую доступность системы.

Интеллектуальные программные алгоритмы могут различать динамические и статические сигналы. Таким образом, установки внутри резервуаров могут быть идентифицированы как таковые и исключены при анализе эхосигналов. Неправильные измерения уровня, вызванные установками, исключаются, что сводит к минимуму использование сервисных техников и максимально увеличивает эксплуатационную готовность. Тем не менее, поскольку сбои нельзя исключить на сто процентов, эхо-кривые автоматически записываются и сохраняются. Эти данные используются для ускорения анализа неисправностей и сведения к минимуму времени простоя. Элемент программирования съемным модулем индикации и настройки, а также крышка со смотровым окошком обеспечивают очень удобное управление NivoGuide®. Обширные диагностические функции обеспечивают быстрое и безопасное обращение. Например, отображаются текущие измеренные значения и параметры настройки. Параметризованные данные могут быть сохранены и переданы в другие блоки управляемых радаров, что приводит к значительной экономии времени в процессе установки.

В жидкостных приборах NG 8 оснащен коническим уплотнительным элементом, который предотвращает неправильные измерения из-за образования конденсата на муфте благодаря своей особой форме.

Встроенный модуль индикации и настройки с обширными диагностическими функциями

В процессе мацерации происходят поверхностные движения, оказывающие сильное воздействие на сенсор датчика. По этой причине было принято решение установить датчик в трубу вне сосуда, где движения поверхности значительно снижены. Этот тип установки в сочетании с прочной конструкцией стержневой версии NivoGuide® 8000 стал оптимальным и наиболее долговечным решением для заказчика. Конструкция стержня из нержавеющей стали диаметром 8 мм сама по себе предназначена для предотвращения повреждений даже при воздействии внешних сил. В жидкостных устройствах держатель штока окружен коническим уплотнительным элементом, так называемым конденсатным конусом. Это предотвращает неправильные измерения из-за образования конденсата на муфте и облегчает капание благодаря своей особой форме. Используемый материал чрезвычайно прочный.

Прозрачность и надежность планирования благодаря визуализации

Пользователи с несколькими разбросанными бункерами для хранения и контейнерами-цистернами также считают все более необходимым оснащение своих заводов автоматизированной визуализацией и мониторингом данных в дополнение к непрерывному измерению уровня. Обнаруженные результаты измерений датчиков быстро и легко отображаются программным обеспечением и могут быть удобно вызваны с экрана в любое время. Таким образом, эффективная логистика бункера также повышает прозрачность и надежность планирования для оператора установки. Поэтому серия TDR NivoGuide® оснащена соответствующими функциями, включая аналоговый сигнал 4–20 мА и интерфейс Modbus RTU или Profibus DP для систем оценки.

Визуализация данных предоставляет оператору установки уровни заполнения по высоте, проценту, весу или объему для обеспечения прозрачности производственного процесса. Тенденции сохраняются, могут быть активированы электронные письма об уровнях заполнения или сообщениях о заполнении бункера, даже отдельные датчики уровня заполнения могут быть параметризованы. Таким образом, можно облегчить планирование четкого маршрута и целевое накопление запасов для оптимизации затрат на доставку материалов.

Эксперты по технике измерения уровня

UWT GmbH, базирующаяся в Альгой, является одним из ведущих производителей техники для измерения уровня на мировом рынке. Основное внимание уделяется области сыпучих материалов и жидкостей. Штаб-квартира компании, разработка и производство также расположены в Альгой. С дополнительной производственной площадкой на Мальте и собственными офисами продаж в США, Великобритании, России, а также в развивающихся регионах Китая, Индии и Бразилии требования клиентов по всему миру могут быть удовлетворены с максимальной гибкостью. Компания сертифицирована в соответствии с ISO 9001:2015 и постоянно расширяет портфель сертификатов на продукцию (ATEX, FM, CSA), особенно в отношении международных рынков. Изделия отличаются простотой в обращении, высокой надежностью и длительным сроком службы.