Monitorování chladicího okruhu fermentačních nádrží v lihovaru
Lihovar Steinhauser
Informace o tom, kolik energie se spotřebuje při výrobě lihovin a vín
Při výrobě vína a lihovin je proces fermentace zásadní. Během tohoto procesu je třeba neustále sledovat teplotu, aby byla zajištěna optimální chuť a kvalita výrobků. Pokud je například třeba proces kvašení zpomalit nebo zastavit, produkt se v nádrži ochladí. I malá odchylka v době fermentace může mít za následek značnou ztrátu chuti.
Důležitý úkol regulace teploty se v lihovaru a vinařství Steinhauser provádí pomocí dvou velkých chladicích jednotek. Jejich síť chladicího potrubí je připojena ke každé nádrži ve výrobě. Chladicí kapalina v přítokovém a vratném potrubí je monitorována pomocí senzorů.
Počáteční situace
Společnost Steinhauser se v posledních letech neustále rozšiřovala, takže již nebyla zajištěna potřebná kapacita chladicí jednotky. Kromě toho nebylo možné shromáždit údaje o nákladech na energii při výrobě produktu.
Cíl projektu
Měření energie při výrobě lihovin
Cílem je zajistit, aby v příslušné nádrži bylo rychle k dispozici požadované množství chladicí kapaliny. Kromě toho má připojení k systému moneo poprvé umožnit sledování a dokumentaci skutečně spotřebované energie na chlazení. To umožní vyvodit závěry o skutečném množství energie spotřebované na výrobu produktu.
Implementace
Ve vnějším areálu společnosti Steinhauser byly instalovány dvě nové chladicí jednotky. Poté bylo nainstalováno potrubí k jednotlivým fermentačním nádržím. Do přítokového a vratného potrubí jednotlivých přívodů chladicí vody byla nainstalována čidla průtoku a teploty. Procesní data jsou přenášena prostřednictvím jednotek IO-Link master do systému moneo, nainstalovaném na zařízení moneo|appliance. Pomocí systému moneo RTM se zaznamenávají a zobrazují všechny procesní hodnoty na přítokovém a vratném potrubí příslušných výrobních linek.
Pomocí moneo funkce „Vypočtené hodnoty“ byly vytvořeny modely datových toků pro výpočet aktuálního chladicího výkonu. Kromě toho jsou do systému moneo přenášeny aktuální systémové hodnoty chladicích jednotek. Ze zjištěných hodnot lze vypočítat náklady na spotřebu energie a elektřiny, jakož i dopravní a energetické ztráty.
Výsledek
Efektivní a účinné využívání energie
Rozšíření monitorování chladicího okruhu přináší dvě hlavní výhody, díky trvalému sledování teploty obsahu nádrže je možné fermentační proces velmi přesně řídit.
- Spotřebu CO2 na nádrž lze měřit na základě poskytnutých procesních hodnot.
- Proces chlazení lze realizovat efektivně a podle potřeby.
Uspořádání
- Snímač teploty v přítokovém potrubí – starý vinný sklep linka 1 – TA2417
- Magneticko-indukční průtokoměr ve vratném potrubí – starý vinný sklep linka 1 – SM9000
- Snímač teploty v přítokovém potrubí – starý vinný sklep linka 2 – TA2417
- Magneticko-indukční průtokoměr ve vratném potrubí – starý vinný sklep linka 2 – SM9000
- Snímač teploty v přítokovém potrubí – lihovarská linka 1 – TV7405
- Magneticko-indukční průtokoměr ve vratném potrubí – lihovarská linka 1 – SM8020
- Snímač teploty v přítokovém potrubí – lihovarská linka 2 – TV7405
- Magneticko-indukční průtokoměr ve vratném potrubí – lihovarská linka 2 – SM8020
- Snímač teploty v přítokovém potrubí – nový vinný sklep linka 1 – TA2417
- Magneticko-indukční průtokoměr ve vratném potrubí – nový vinný sklep linka 1 – SM2000
- Chladicí jednotka
Náš zákazník
Lihovar Steinhauser v Kressbronnu u Bodamského jezera existuje od roku 1828 a dodnes je v rodinném vlastnictví. V roce 1996 se společnost Steinhauser modernizovala a nyní provozuje nejmodernější licencovaný lihovar v Evropě. Od roku 2021 se zde úspěšně používají senzory ifm a software moneo. Výrobky lihovaru jsou ověnčeny mnoha oceněními.
Struktura systému
- Průtokoměr ve vratném potrubí – SM2000 / SM9000 (nový i starý vinný sklep)
- Průtokoměr ve vratném potrubí – SM8020 (lihovarská linka)
- Teplotní senzor v přítokovém potrubí – TA2417 / TV7405 (nová a stará linka na výrobu vína a lihovarská linka)
- Chladicí jednotka s rozhraním Modbus
- IO-Link master – AL1353
- Software LR Agent (nainstalovaný na serveru)
- moneo RTM jako spotřebič QHA210
Kontrolní panel
Tento Kontrolní panel poskytuje uživateli přehled o všech relevantních procesních hodnotách pro celý chladicí systém
- Příkon chladicí jednotky** (kW)
- Celková dosavadní spotřeba energie chladicí jednotky** (kW/h)
- Vnější teplota chladicí jednotky** (°C)
- Teplota chladicí kapaliny na výstupu z výparníku chladicí jednotky** (°C)
- Teplota chladicí kapaliny na vstupu do výparníku chladicí jednotky** (°C)
- Chladicí výkon – starý vinný sklep linka 1 CDS* (kW)
- Chladicí výkon – starý vinný sklep linka 2 CDS* (kW)
- Chladicí výkon – lihovarská linka 1 CDS* (kW)
- Chladicí výkon – nový vinný sklep linka linka 1 CDS* (kW)
- Chladicí výkon – lihovarská linka 2 CDS* (kW)
*CDS (Calculated Data Source / vypočtený zdroj dat) označuje hodnotu vypočtenou pomocí nástroje moneo Dataflow Modeler
**Hodnoty se načítají přes rozhraní Modbus chladicí jednotky
Kontrolní panel poskytuje uživateli přehled o všech relevantních procesních hodnotách chladicí jednotky
- Příkon chladicí jednotky (kW)
- Celková dosavadní spotřeba energie chladicí jednotky (kW/h)
- Počítadlo provozních hodin chladicí jednotky (h)
- Vnější teplota chladicí jednotky (°C)
- Teplota chladicí kapaliny na výstupu z výparníku chladicí jednotky (°C)
- Teplota chladicí kapaliny na vstupu do výparníku chladicí jednotky (°C)
Následující kontrolní panel poskytuje uživateli všechny aktuální procesní hodnoty chladicího okruhu v lihovarském sklepě
- Teplota chladicí kapaliny v přítokovém potrubí – lihovarská linka 1 – TV7405 (°C)
- Teplota chladicí kapaliny ve vratném potrubí – lihovarská linka 1 – SM8020 (°C)
- Průtok chladicí kapaliny ve vratném potrubí – lihovarská linka 1 – SM8020 (l/min)
- Teplota chladicí kapaliny v přítokovém potrubí – lihovarská linka 2 – TV7405 (°C)
- Teplota chladicí kapaliny ve vratném potrubí – lihovarská linka 2 – SM8020 (°C)
- Průtok chladicí kapaliny ve vratném potrubí – lihovarská linka 2 – SM8020 (l/min)
- Chladicí výkon – lihovarská linka 1 CDS* (kW)
- Chladicí výkon – lihovarská linka 2 CDS* (kW)
Kontrolní panel „nový vinný sklep - linka 1“ poskytuje uživateli podrobný přehled o příslušném potrubí chladicí kapaliny chladicího systému
Podrobný náhled: Průtokoměr SM2000 ve vratném potrubí – nový vinný sklep linka 1
- Hodnota průtoku chladicí kapaliny – SM2000 (l/min)
- Hodnota teploty chladicí kapaliny – SM2000 (°C)
- Čítač celkového průtoku chladicí kapaliny – SM2000 (l)
- Diagram průtoku chladicí kapaliny – SM2000 (l/min)
Analýza
Pomocí funkce analýzy lze zobrazit další podrobnosti. Snímek obrazovky ukazuje poměr mezi hodnotou teploty v přívodním potrubí a hodnotou teploty a průtoku ve vratném potrubí chladicího okruhu na lince 1 v novém vinném sklepě
Vypočítané hodnoty
Pomocí systému moneo lze z procesních hodnot senzorů vypočítat mnohem více informací.
„Dataflow Modeler“ umožňuje vytvářet vlastní vypočtené hodnoty, např. kombinací a nastavením offsetu zdrojů dat ze senzorů v modelu datového toku.
Výpočet chladicího výkonu linky 1 v novém vinném sklepě
- Hodnota teploty průtokoměru SM2000 ve vratném potrubí (°C)
- Hodnota teploty teplotního senzoru TA2417 v přítokovém potrubí (°C)
- Funkční blok „Odečítání“ pro výpočet rozdílu teplot
- Hodnota průtoku průtokoměru SM2000 ve vratném potrubí (l/min)
- Konstanta „60“ pro převod litrů za minutu na litry za hodinu
- Funkční blok „Násobení“ pro převod litrů za minutu na litry za hodinu
- Konstantní „0,000446“: tepelná vodivost použitého chladiva (kW/m*k)
- Funkční blok „Násobení“ pro výpočet tepelného výkonu za hodinu
- Funkční blok „Násobení“ pro výpočet chladícího výkonu (kW)
- Výsledek: chladicí výkon linky 1 v novém vinném sklepě (kW)
