Dobór radaru do zbiorników chemikaliów w instalacjach CIP

METRAVON Dobór radaru do zbiorników chemikaliów w instalacjach CIP

Systemy czyszczenia na miejscu (CIP) są szeroko stosowane w liniach przetwórstwa mlecznego, piwowarskim, napojowym, spożywczym oraz w innych liniach przetwórstwa higienicznego. Typowy system może obejmować zbiorniki na kalcynę, zbiorniki na kwas, zbiorniki do odzysku, zbiorniki na wodę gorącą oraz zbiorniki na wodę do mycia.

Naukawy ciągłe danych poziomu umożliwiają prowadzenie inventaru chemikaliów, kontrolę uzupełniania, definiowanie kolejności odzysku oraz aktywowanie alarmów dla wysokich i niskich poziomów. Radar stanowi atrakcyjną opcję, ponieważ element pomiarowy nie musi być podwodny w roztworze czyszczącym; jednak kompatybilność materiału oraz jego narażenie w procesie wymagają starannego przeanalizowania.

1. Co czyni zbiorniki chemiczne CIP wyjątkowymi?

Kompatybilność chemiczna

Kwasy, substancje żrące oraz czynniki czyszczące zawierające chlór mogą wpływać na metale, uszczelki oraz materiały izolacyjne procesowe w różny sposób.

Temperatura

Gruntejące roztwory mogą powodować wyższe temperatury w procesie oraz w przestrzeni gazowej niż w normalnych warunkach magazynowania.

Piana

Środki powierzchniowo czynne, przepływ powrotny oraz cyrkulacja mogą prowadzić do powstania piany, która zmienia charakter echa radarowego.

Kondensacja

Grunejące ciecz mogą powodować powstanie pary oraz kondensacji na powierzchni anteny po stronie procesu.

2. Dlaczego warto rozważyć radar bez kontaktowego działania?

Radar w przestrzeni wolnej mierzy z góry zbiornika, nie wykorzystując sondy zanurzonej w roztworze chemicznym. Taka metoda pozwala ograniczyć bezpośrednie narażenie elementu pomiarowego na substancję chemiczną, wyeliminować konieczność stosowania ruchomych mechanizmów pływających oraz zmniejszyć potrzebę konserwacji związaną z nagromadzeniami.

Jednak antena lub soczewka, powierzchnia izolacji procesu, wstęga oraz połączenie mogą nadal być narażone na parę, rozpyl lub kondensat. Wyrażenie «bez kontaktowego» nie oznacza «chemicznie izolowanego od procesu».

3. Ważne są dokładne składniki chemiczne do czyszczenia

Nie należy wskazywać wyłącznie „kwasu" lub „roztoku żelaznego". W celu prawidłowego doboru materiału należy podać nazwę chemiczną, stężenie, temperaturę standardową oraz maksymalną temperaturę, zawartość chloru (jeśli dotyczy), obecność środków powierzchniaktywnych oraz to, czy oczekuje się krystalizacji lub powstania ciał stałych.

4. Materiały PTFE, PFA oraz staal 316L nie są powszechnie wymienne.

PTFE, PFA, 316L oraz inne materiały inżynieryjne mają swoje własne granice kompatybilności chemicznej. Należy dokładnie przeanalizować każdy element narażony na procesy, w tym antenę lub soczewkę, izolację procesową, flanż lub śrubę, wstępnik oraz wszystkie elementy sprzętu narażone na kontakt z cieczami.

Faktyczna obecność obudowy ze stali nierdzewnej lub połączenia procesowego nie oznacza automatycznie, że cała konstrukcja jest odpowiednia dla każdego związku chemicznego stosowanego w procedurze CIP.

Przykład urządzenia MV-RD14: potwierdzenie materiałów, granic procesowych oraz połączeń;

5. Dlaczego80GHzRadar jest często przydatny

80GHzRadar może łączyć kompaktowe połączenie procesowe z wąską wiązką. W małych zbiornikach CIP może to pomóc w uniknięciu cewek grzewczych, rur wewnętrznych, osłon termicznych i innych konstrukcji, jednocześnie zmniejszając odbicia ścian.

Jego zaletą są przede wszystkim kontrola promienia oraz oddzielanie celu, a nie ogólna gwarancja większej dokładności.

6. Piana może zmieniać to, co wykrywa radar

W zależności od grubości piany, zawartości cieczy oraz właściwości dielektrycznych, radar może wykryć powierzchnię piany, częściowo ją przenikać lub utracić część echa od powierzchni cieczy.

Przed przeprowadzeniem selekcji ustalizuj, czy system kontrolny wymaga poziomu piany na górze, czy rzeczywistego poziomu cieczy poniżej tego poziomu.

7. Parowanie i kondensacja nadal wymagają uwagi

Radar nie wykorzystuje prędkości dźwięku w przestrzeni parowej, dlatego standardowe zmiany temperatury oraz stężenia pary zazwyczaj wpływają na jego wyniki mniej niż pomiary ultradźwiękowe. W przypadku intensywnej kondensacji lub powstania warstwy ciekłej na antenie mogą jednak powstawać echo w strefie bliskiej lub spadać jakość sygnału.

8. W danych aplikacyjnych muszą być uwzględnione spirale ogrzewania, rury powrotne oraz urządzenia rozpylające.

Tanki CIP mogą zawierać spirale ogrzewania, rury powrotne, czujniki temperatury, agitatory, nośniki oraz wewnętrzne struktury rozpylania. Każda z tych elementów może powodować stałe odzwierciedlenia radarowe.

Szkic zbiornika z podanymi wymiarami jest często bardziej przydatny do wyboru niż długie, ogólny dokument specyfikacji.

9. Utrzymuj główny strumień poza strumieniem wypełniającym

Zapełnianie o wysokiej prędkości może powodować skroplenia, powstawanie pędy oraz szybkie ruchy na powierzchni. Najlepiej dobrany punkt montażu zazwyczaj zapewnia, że główny belka pozostaje poza bezpośrednim obszarem przepływu materiału, a jednocześnie nie styka się z spiralami ani innymi elementami wewnętrznymi.

Ilustracja zastosowania MV-RD14; ocena rzeczywistych warunków procesu – oddzielnie — ; ilustracja zastosowania MV-RD14; ocena rzeczywistych warunków procesu – oddzielnie

10. Czas reakcji powinien odpowiadać celowi regulacji

Szybkie aktualizowanie jest przydatne w kontrolowaniu uzupełniania, sekwencjonowaniu pomp, kontroli procesów w formach partii oraz w systemach zabezpieczeń. W przypadku wyłącznie wyświetlania danych magazynowych bardzo szybka reakcja może nie przynosić istotnych korzyści. Należy sprawdzić czas reakcji przekaźnika, częstotliwość aktualizacji sygnału wyjściowego oraz logikę PLC.

11. Stopa nie odpowiada objętości inventaru chemicznego

Radar mierzy odległość lub poziom. Przekształcenie poziomu w objętość chemiczną wymaga znajomości geometrii zbiornika lub tabeli pojemności zbiornika, szczególnie w przypadku zbiorników o dnie w kształcie miski, stożków lub nieregularnych kształtów.

12. W jakich przypadkach wymagania higieniczne są istotne?

Jeśli połączenie instrumentowe mieści się w obrębie zakresu procesu higienicznego, należy potwierdzić projekt połączenia w ramach procesu, materiały wystające, wykończenie powierzchni, odprowadzalność, maksymalną temperaturę w cyklu CIP/SIP oraz wszelką wymaganą dokumentację dotyczącą materiałów.

Dla konkretnego modelu oraz połączenia procesowego konieczne jest potwierdzenie posiadania certyfikatów 3-A, EHEDG lub innych certyfikatów higienicznych; nie można ich wywnioskować wyłącznie na podstawie konstrukcji z materiału 316L.

13. Czy certyfikacja obszaru niebezpiecznego jest zawsze wymagana?

Nie. Właściwa odpowiedź zależy od rodzaju substancji chemicznej, charakteru procesów w pobliżu, warunków wentylacji oraz klasyfikacji obszaru. W przypadku obecności alkoholu, rozpuszczalnika lub innej atmosfery palnej, należy podczas wyboru wskazać wymagane certyfikaty dla obszarów niebezpiecznych.

14. Ochrona typu High-High może wymagać niezależnego urządzenia

Nastawny radar może generować alarmy wysokiego poziomu, jednak ochrona przed krytycznym nadpełnieniem może wymagać niezależnego przełącznika wysokiego-nadwysokiego lub oddzielnego kanału ochrony, w zależności od oceny ryzyka procesu.

15. Typowe zastosowania CIP

W zakładach mlecznych, piwowarskich oraz produkcyjnych zakładach napojowych radar może być wykorzystywany w zbiornikach na kaustę, kwas, wodę odzyskiwaną oraz wodę myjącą, aby zapewnić ciągłe monitorowanie poziomu, ostrzeżenia przed niskim poziomem, alarmy przy wysokim poziomie, kontrolę kolejności cyrkulacji oraz analizę tendencji poziomu zapasów.

Głównymi problemami inżynieryjnymi są zwykle kompatybilność chemiczna, temperatura, piana, kondensacja i elementy wewnętrzne naczyń, a nie pył.

TG511 akwizycja danych RTU: potwierdź interfejsy sygnału i komunikacji dla projektu — Zbieranie danych TG511 RTU: potwierdzenie interfejsów sygnałowych i komunikacyjnych dla projektu

16. Integracja PLC i DCS –

W zależności od modelu urządzenia, typowe wyjścia to 4–20 mA, 4–20 mA z HART, RS485/Modbus RTU oraz inne przemysłowe interfejsy cyfrowe. Przed zakupem upewnij się o typ wejścia istniejącego PLC/DCS, źródło zasilania, protokół oraz logikę alarmową.

17. Informacje wymagane do selekcji:

– element;	– informacje;
– właściwości chemiczne;	– nazwa, stężenie, zawartość chloru oraz środki powierzchniowo czynne;
– temperatura;	– standardowe warunki przechowywania oraz maksymalna temperatura czyszczenia i obrotu;
– ciśnienie;	– ciśnienie standardowe, ciśnienie dodatnie i ujemne oraz granica projektowa;
– zbiornik	Wysokość, średnica, kształt dna, maksymalny i minimalny poziom
Wewnętrzne	Cewki, mieszlacze, rury powrotne, osłony termometryczne, urządzenia natryskowe
Połączenie	Gwint, kołnierz lub higieniczne połączenie i rozmiar
Interfejs sterowania	4-20mA, HART, RS485/Modbus lub inny interfejs
Certyfikacja	Wymagania higieniczne, niebezpieczne lub specyficzne dla projektu

18. Jak czytać specyfikacje techniczne

Nie należy traktować wartości zakresu, dokładności ani temperatury jako uniwersalnych dla wszystkich modeli radarów. Należy potwierdzić rzeczywisty zasadę pomiarową, częstotliwość, zakres pomiarowy, dokładność, temperaturę procesu, materiały narażone, sygnał wyjściowy oraz certyfikację, korzystając z odpowiedniego dokumentu specyfikacyjnego.

19. Podsumowanie selekcji dla zbiorników CIP

Wybór zbiornika CIP to przede wszystkim kwestia materiałów i procesu, a nie wyłącznie kwestia częstotliwości radarowej. Najlepsze wyniki osiągaje się poprzez dopasowanie całej konstrukcji objętej procesem do odpowiedniego środka czyszczącego, a następnie weryfikację powstawania piany, kondensacji, elementów wewnętrznych, wymogów sterowania oraz wymogów higienicznych.