Επιτήρηση του κυκλώματος ψύξης για τις δεξαμενές ζύμωσης σε αποστακτήριο
Αποστακτήριο Steinhauser
Γνωρίζοντας πόση ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή οινοπνευματωδών ποτών και κρασιών
Στη διεργασία παραγωγής κρασιών και οινοπνευματωδών ποτών, η διαδικασία ζύμωσης είναι σημαντική. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας πρέπει να επιτηρείται συνεχώς η θερμοκρασία, για να διασφαλίζεται η βέλτιστη γεύση και ποιότητα των προϊόντων. Για παράδειγμα, εάν η διαδικασία ζύμωσης πρόκειται να επιβραδυνθεί ή να σταματήσει, το προϊόν ψύχεται στη δεξαμενή. Ακόμη και μία μικρή απόκλιση στον χρόνο ζύμωσης μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική απώλεια γεύσης.
Το σημαντικό έργο της ρύθμισης της θερμοκρασίας εκτελείται στο αποστακτήριο & οινοποιείο Steinhauser μέσω δύο μεγάλων ψυκτικών μονάδων. Το δίκτυο των γραμμών ψύξης τους είναι συνδεδεμένο με κάθε δεξαμενή παραγωγής. Το ψυκτικό στις γραμμές ροής και επιστροφής παρακολουθείται μέσω αισθητήρων.
Η αρχική κατάσταση
Η εταιρεία Steinhauser τα τελευταία χρόνια επεκτείνεται συνεχώς, με αποτέλεσμα να μην διασφαλιζόταν πλέον η απαιτούμενη χωρητικότητα της μονάδας ψύξης. Επιπλέον, δεν ήταν δυνατή η συλλογή στοιχείων σχετικά με το ενεργειακό κόστος για την παραγωγή ενός προϊόντος.
Στόχος του έργου
Μέτρηση ενέργειας στη διαδικασία παραγωγής οινοπνευματωδών ποτών
Ο στόχος είναι να εξασφαλίζεται ότι η απαιτούμενη ποσότητα ψυκτικού υγρού θα είναι πολύ γρήγορα διαθέσιμη στη σχετική δεξαμενή. Επιπλέον, η σύνδεση με το moneo καθιστά για πρώτη φορά δυνατή την επιτήρηση και την τεκμηρίωση της πραγματικής ενέργειας ψύξης που χρησιμοποιείται. Αυτό επιτρέπει να συνάγονται συμπεράσματα σχετικά με τις πραγματικές ποσότητες ενέργειας που καταναλώνονται για την κατασκευή των προϊόντων.
Υλοποίηση
Στον εξωτερικό χώρο της εταιρείας Steinhauser εγκαταστάθηκαν δύο νέες ψυκτικές μονάδες. Στη συνέχεια, τοποθετήθηκαν γραμμές σε κάθε επιμέρους δεξαμενή ζύμωσης. Οι αισθητήρες ροής και θερμοκρασίας εγκαταστάθηκαν στις γραμμές παροχής και επιστροφής, σε κάθε γραμμή νερού ψύξης. Τα δεδομένα διεργασίας μεταδίδονται μέσω κύριων μονάδων IO-Link στο σύστημα moneo που είναι εγκατεστημένο σε μία συσκευή moneo|appliance. Μέσω του moneo RTM, καταγράφονται και απεικονίζονται όλες οι τιμές διεργασίας στις γραμμές παροχής και επιστροφής των σχετικών γραμμών παραγωγής.
Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία “Calculated values” του moneo, δημιουργήθηκαν μοντέλα ροής δεδομένων για τον υπολογισμό της τρέχουσας απόδοσης ψύξης. Επιπλέον, στο moneo μεταδίδονται οι τρέχουσες τιμές συστήματος των μονάδων ψύξης. Από τις καταγεγραμμένες τιμές μπορεί να υπολογιστεί το κόστος για την κατανάλωση ενέργειας και ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και οι απώλειες μεταφοράς και ισχύος.
Το αποτέλεσμα
Αποτελεσματική, αποδοτική χρήση της ενέργειας
Δύο σημαντικά πλεονεκτήματα προκύπτουν από την επέκταση της επιτήρησης του κυκλώματος ψύξης, καθώς η θερμοκρασία του περιεχομένου της δεξαμενής παρακολουθείται μόνιμα και η διαδικασία ζύμωσης μπορεί να ελεγχθεί με μεγάλη ακρίβεια.
- Η κατανάλωση CO2 ανά δεξαμενή μπορεί να μετρηθεί από τις παρεχόμενες τιμές διεργασίας.
- Η διαδικασία ψύξης μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά και σύμφωνα με τη ζήτηση.
Διάταξη
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 1 – TA2417
- Μαγνητικός-επαγωγικός αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 1 – SM9000
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 2 – TA2417
- Μαγνητικός-επαγωγικός αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 2 – SM9000
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας λικέρ 1 – TV7405
- Μαγνητικός-επαγωγικός αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 1 – SM8020
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας λικέρ 2 – TV7405
- Μαγνητικός-επαγωγικός αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 2 – SM8020
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας νέου κρασιού 1 – TA2417
- Μαγνητικός-επαγωγικός αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας νέου κρασιού 1 – SM2000
- Ψυκτική μονάδα
Ο πελάτης μας
Το αποστακτήριο Steinhauser στο Kressbronn στη λίμνη Constance υπάρχει από το 1828 και σήμερα εξακολουθεί να αποτελεί οικογενειακή επιχείρηση. Το 1996, το Steinhauser ανανεώθηκε και τώρα λειτουργεί ως το πιο σύγχρονο συνδεδεμένο αποστακτήριο στην Ευρώπη. Οι αισθητήρες και το λογισμικό moneo της ifm χρησιμοποιούνται εκεί από το 2021 – με επιτυχία, τα προϊόντα του αποστακτηρίου είναι βραβευμένα.
Δομή συστήματος
- Αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής - SM2000 / SM9000 (κάβα νέου κρασιού και κάβα παλιού κρασιού)
- Αισθητήρας ροής στη γραμμή επιστροφής – SM8020 (κάβα λικέρ)
- Αισθητήρας θερμοκρασίας στη γραμμή ροής – TA2417 / TV7405 (κάβα νέου κρασιού, κάβα παλιού κρασιού και κάβα λικέρ)
- Ψυκτική μονάδα με διασύνδεση Modbus
- Κύρια μονάδα IO-Link – AL1353
- LR Agent (εγκατεστημένο σε εξυπηρετητή)
- moneo RTM ως appliance QHA210
Dashboard
Αυτός ο πίνακας οργάνων παρέχει στον χρήστη μία επισκόπηση με όλες τις σχετικές τιμές διεργασίας για όλο το σύστημα ψύξης.
- Ισχύς εισόδου της ψυκτικής μονάδας** (kW)
- Συνολική κατανάλωση ενέργειας της ψυκτικής μονάδας μέχρι σήμερα** (kW/h)
- Εξωτερική θερμοκρασία της ψυκτικής μονάδας** (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στην έξοδο του εξατμιστή της ψυκτικής μονάδας** (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στην είσοδο του εξατμιστή της ψυκτικής μονάδας** (°C)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 1 CDS* (kW)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας παλιού κρασιού 2 CDS* (kW)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας λικέρ 1 CDS* (kW)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας νέου κρασιού 1 CDS* (kW)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας λικέρ 2 CDS* (kW)
* Το CDS (υπολογισμένη πηγή δεδομένων) είναι μία τιμή που υπολογίζεται μέσω του moneo Dataflow Modeler
** Οι τιμές διαβάζονται μέσω της διασύνδεσης Modbus της ψυκτικής μονάδας
Αυτός ο πίνακας οργάνων παρέχει στον χρήστη μία επισκόπηση με όλες τις σχετικές τιμές διεργασίας της ψυκτικής μονάδας
- Ισχύς εισόδου της ψυκτικής μονάδας (kW)
- Συνολική κατανάλωση ενέργειας της ψυκτικής μονάδας μέχρι σήμερα (kW/h)
- Μετρητής ωρών λειτουργίας της ψυκτικής μονάδας (h)
- Εξωτερική θερμοκρασία της ψυκτικής μονάδας (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στην έξοδο του εξατμιστή της ψυκτικής μονάδας (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στην είσοδο του εξατμιστή της ψυκτικής μονάδας (°C)
Ο κάτωθι πίνακας οργάνων παρέχει στον χρήστη όλες τις σχετικές τιμές διεργασίας του κυκλώματος ψύξης στην κάβα λικέρ
- Θερμοκρασία ψυκτικού στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας λικέρ 1 – TV7405 (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 1 – SM8020 (°C)
- Ροή ψυκτικού στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 1 – SM8020 (l/min)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στη γραμμή ροής – γραμμή κάβας λικέρ 2 – TV7405 (°C)
- Θερμοκρασία ψυκτικού στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 2 – SM8020 (°C)
- Ροή ψυκτικού στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας λικέρ 2 – SM8020 (l/min)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας λικέρ 1 CDS* (kW)
- Απόδοση ψύξης – γραμμή κάβας λικέρ 2 CDS* (kW)
Ο πίνακας οργάνων «Κάβα νέου κρασιού – Γραμμή 1» παρέχει στον χρήστη μία λεπτομερή εικόνα της σχετικής γραμμής ψυκτικού του συστήματος ψύξης
Αναλυτική προβολή: Αισθητήρας ροής SM2000 στη γραμμή επιστροφής – γραμμή κάβας νέου κρασιού 1
- Τιμή ροής ψυκτικού - SM2000 (l/min)
- Τιμή θερμοκρασίας ψυκτικού – SM2000 (°C)
- Αθροιστής ψυκτικού – SM2000 (l)
- Γραμμικό διάγραμμα του ρυθμού ροής του ψυκτικού – SM2000 (l/min)
Ανάλυση
Η λειτουργία ανάλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξέταση περαιτέρω λεπτομερειών. Το στιγμιότυπο οθόνης δείχνει την αναλογία μεταξύ της τιμής θερμοκρασίας στη γραμμή ροής και της τιμής θερμοκρασίας και της τιμής ροής στη γραμμή επιστροφής του κυκλώματος ψύξης στη γραμμή 1 στην κάβα νέου κρασιού
Υπολογισμένες τιμές
Χρησιμοποιώντας το moneo, μπορούν να υπολογιστούν πολύ περισσότερες πληροφορίες από τις τιμές διεργασίας των αισθητήρων.
Το «Dataflow Modeler» επιτρέπει την εξατομικευμένη δημιουργία υπολογισμένων τιμών, π.χ. συνδυάζοντας και αντισταθμίζοντας πηγές δεδομένων από αισθητήρες σε ένα μοντέλο ροής δεδομένων.
Υπολογισμός της απόδοσης ψύξης της γραμμής 1 στην κάβα νέου κρασιού
- Τιμή θερμοκρασίας του αισθητήρα ροής SM2000 στη γραμμή επιστροφής (°C)
- Τιμή θερμοκρασίας του αισθητήρα θερμοκρασίας TA2417 στη γραμμή ροής (°C)
- Μπλοκ λειτουργιών «Αφαίρεση» για τον υπολογισμό της διαφοράς θερμοκρασίας
- Τιμή ροής του αισθητήρα ροής SM2000 στη γραμμή επιστροφής (l/min)
- Σταθερά «60» για μετατροπή λίτρων ανά λεπτό σε λίτρα ανά ώρα
- Μπλοκ λειτουργιών «Πολλαπλασιασμός» για μετατροπή λίτρων ανά λεπτό σε λίτρα ανά ώρα
- Σταθερά «0.000446»: Θερμική αγωγιμότητα του χρησιμοποιούμενου ψυκτικού (kW/m*k)
- Μπλοκ λειτουργιών «Πολλαπλασιασμός» για υπολογισμό της θερμοχωρητικότητας ανά ώρα
- Μπλοκ λειτουργιών «Πολλαπλασιασμός» για υπολογισμό της απόδοσης ψύξης (kW)
- Αποτέλεσμα: Απόδοση ψύξης της γραμμής 1 στην κάβα νέου κρασιού (kW)
