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ISV Umwelt – 實現清潔分離

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Diepholz 的市政污水處理廠是 ISV Umwelt 的客戶之一。

緊湊的生物質脫水設備

污水污泥使用離心機處理後進行熱處理。利用全面的感測器,可以在現場或遠端對設備進行精確監控。此外,多虧 IO-Link,安裝、調試和檢修流程都非常高效。

德國共有約 1 萬家污水處理廠,每年產生近 200 萬噸污水污泥。雖然以前大多數污水污泥都被用作農業肥料,但現在出於環保考慮,越來越多的污泥進行熱回收處理。根據德國法律要求,最晚從 2029 年開始,所有污水污泥都必須在獨立焚化廠進行磷回收。

然而,在污水污泥最初可用作燃料之前,必須將其固體成分與佔總質量高達 97% 以上的水分分離。

這就是來自下薩克森州 Langelsheim 的公司 ISV Umwelt 發揮作用的地方。公司創始人兼總經理 Sven Penkwitt 解釋道:「我們搭建移動式生物質脫水設備,並將其短期或長期租給我們的客戶。」

其中一家客戶是 Diepholz 市政污水處理廠,ISV-Umwelt 每年約有 4 次會分別花費 1 週時間為其搭建其中一台設備。「在此期間,這些設備將從三個多月來積累在大型消化池中的約 2400 立方米的消化污泥中分離出約 72 噸乾物質,然後將其用於熱回收。」

污水污泥 (左) 分離成水 (中) 和乾物質 (右側的托盤中)。

ifm 的人了解問題的關鍵。無論透過電話還是現場拜訪,他們都能理解問題所在並提供相應的支援。[...]因此,我們在任何時候都依賴 ifm。他們有我們需要的一切,包括專業能力、可靠性和速度。

Sven Penkwitt ISV Umwelt 創始人兼總經理

關於 ISV Umwelt

公司 ISV Umwelt 總部位於德國 Langelsheim,專門搭建各種移動式生物質脫水系統,供臨時或永久租用。

ifm 的人了解問題的關鍵。無論透過電話還是現場拜訪,他們都能理解問題所在並提供相應的支援。[...]因此,我們在任何時候都依賴 ifm。他們有我們需要的一切,包括專業能力、可靠性和速度。

Sven Penkwitt ISV Umwelt 創始人兼總經理

關於 ISV Umwelt

公司 ISV Umwelt 總部位於德國 Langelsheim,專門搭建各種移動式生物質脫水系統,供臨時或永久租用。

離心機分離

分離設備是一種自給自足的系統,位於 12 公尺長的移動容器內。其核心部分為分離式離心機。此離心機的滾筒轉速可達每分鐘 3200 轉,並產生相當於 3000 倍重力加速度的離心力。當使用泵和軟管將污水從收集池饋入後,較重的固體將向外壓。然後,它們將由螺旋輸送器輸送到外部,而較輕的水仍保留在滾筒的中心並流走。然後,傳送帶將它們輸送到收集容器,並最終運送到 CHP 設備。為了優化分離效果,添加了絮凝劑。其種類和用量根據污水污泥的相應成分進行調整。

為了實現最佳脫水效果,必須能在各個點對流程進行調整,而這就是 ifm 發揮作用的地方:作為自動化專家,ifm 提供廣泛的感測器組合和自動化解決方案,它們可精確調整並透明顯示和分析流程操作的細節。

監控離心機

當重型滾筒以超高的速度旋轉有時並不均質的污水污泥時,離心機的兩個主軸承會受到極端作用力。因此,每個軸承中安裝了兩個 VVB 振動感測器,用於長期監控軸承的振動。

若振動模式偏離標準,則有助於快速偵測是否無法正確處理污泥,即分離,例如由於污泥不均質、黏度不正確或較大的污泥塊混入離心機等。而後,檢修人員可進行幹預,例如降低離心機的速度以防其損壞。

滾筒軸承的磨損也可透過振動幅度增加及早偵測到,並報告為維護信號。此外,振動感測器還帶有整合式溫度感測器。當溫度值升高時,表示因磨損而導致摩擦力增大。

振動感測器讓我們能及早偵測到需要更換軸承。我們可以評估相應的緊急程度,並盡量將受影響設備的維護工作安排在客戶現場的既定工作之間。任何情況下,我們都能掌握情況。我們能可靠地防止或至少盡可能減少與客戶現場停機相關的意外損失。

Sven Penkwitt ISV Umwelt 創始人兼總經理

Diepholz 每年產生近 300 噸乾基質並對其進行熱利用。

液壓動力裝置

離心機的中心軸上有一個由液壓驅動的高扭矩螺旋輸送器,用於壓緊固體並將其排至外部。壓力由電氣驅動的液壓裝置產生。 PV8 壓力開關測量範圍為 0 到 250 bar,用於測量液壓壓力,從而透過變頻器控制電動泵馬達。因此,壓力用於控制螺旋驅動器,並最終控制設備的固體排放。

液壓裝置上還有一個 LI5 系列液位感測器。它偵測油位及油溫,並在超出或低於允許值時發出警告。

液壓裝置的壓力、油位和溫度監控。

離心機中用於螺旋輸送器的電氣驅動液壓裝置。

進料流量監控

為了實現高效率的分離,精確計量進入離心機的污水污泥流量至關重要。為此,在進料端安裝了磁感應流量感測器。此感測器能可靠偵測各種液體和黏性介質的流量,在此應用中,可偵測添加的生物質或污水污泥的量,通常為 15 到 56 立方米每小時的範圍。此測量值與設備控制器中的進料泵和離心機控制相結合。感測器根據磁感應測量原理運行。所以它的優勢就是:測量段沒有任何可能會被污水污泥黏附的測量元件或其他元件,可避免管道堵塞。

此外,感測器還可測量輸送的污水污泥的溫度。在寒冷季節,污泥的黏度更高,這是向離心機進料時必須考慮的決定性因素。

一切在於混合

為了實現最佳化的相位分離 (液體固體分離專家使用的術語),在污水污泥中添加了絮凝劑。絮凝劑根據污水污泥的類型進行單獨調整,因此不同污水處理設備的絮凝劑配方各不相同。絮凝劑包含水和聚合物濃縮物。這兩種成分都是單獨製備的,以確保精確的混合比。渦流流量感測器專用於此用途。它精確測量供應給製備槽的水,從而調整絮凝劑的配方。

製備槽本身使用 LR7000 液位感測器監控,它有探針,透過導向微波進行液位測量。此測量原理的優點在於不會被絮凝劑的泡沫影響。此外,探針可輕鬆縮短並適應桶槽的高度。

製備完成的絮凝劑將與污水污泥一起饋送至離心機。進料量由根據磁感應測量原理運行的 SM8020 流量計進行精確監控。與渦輪感測器不同,此流量計不僅可以偵測水,還可以準確偵測其他液體介質,包括高黏性的聚合物絮凝劑。

桶槽測量

包含聚合物濃縮物的桶槽透過 KQ1000 液位感測器進行監控。此感測器安裝在桶槽外部,並穿過桶槽壁偵測填充液位。三個具有不同優先級的開關信號可對桶槽重新加註需求進行提醒。對此,Sven Penkwitt 發現了一個特別實用的解決方案:「根據交付時間及所需產品數量,感測器在供應桶槽上的安裝位置可能會更高或更低,這使得我們在訂單交付週期方面非常靈活。」

電容式感測器透過容器壁偵測聚合物濃縮物的液位,並在需要訂購供應品時發出訊號。

中央測量值:磁感應流量感測器監控進入離心機的污水污泥量。

使用 IO-Link,讓您的應用簡單輕鬆

該裝置的所有感測器都使用 IO-Link 通訊協定。Sven Penkwitt 這樣解釋它對公司帶來的優勢:「IO-Link 可減少所需的配線工作,並可實現更精益的調試。結構化配線包含了必要的感測器和模組的螺紋連接器,因此可消除電纜連接錯誤之類的錯誤源。我們的第一批設備採用傳統接線方式,需要大約 2 天半才能完成接線。而現在使用 IO-Link 只需 2 小時。」

根據 Penkwitt 所說,IO-Link 的一個相對優勢是檢修:「我不再需要電工來更換故障感測器;利用簡單的 M12 連接,幾乎任何人都能更換感測器。」一旦插入新的感測器,它就會自動從 IO-Link 主站接收參數,因此限值或計數器讀數可以輕鬆從舊感測器傳輸到新感測器。「可以說,IO-Link 最大限度地減少了客戶現場的設備停機時間。」

傳統感測器只有開關或類比信號,而 IO-Link 感測器還可直接與感測器通信。例如,當更改參數時,可以透過操作員手動進行或透過控制器自動操作,遠端完成感測器的全面參數化設定。這使得遠端流程優化變得非常簡單,可以實現到感測器層級的最佳化。

此外,IO-Link 感測器還可在實際測量值之外提供診斷功能,例如運行小時計數器、歷史最小值和最大值,或測量信號品質的相關數值。

「我們設備的所有控制和監控活動都遠端進行。這是 IO-Link 帶來的便利之處,因為它可實現到感測器層級的極高透明度。這使得我們能夠優化流程,並快速找到發生故障的錯誤來源。」Sven Penkwitt 說。

結論

廣泛的產品範圍助力實現目標:憑藉 ifm 的感測器技術以及 IO-Link 的諸多優勢,即使是需要結合考慮許多參數來提升效率的複雜裝置,也可實現完全自動化。然而,「硬體」只是一方面因素,檢修也很重要。Sven Penkwitt 總結道:「ifm 的人了解問題的關鍵。無論透過電話還是現場拜訪,他們都能理解問題所在並提供相應的支援。他們的備貨也很充裕:下午 3 點下單,隔天就能收到感測器。這對我們的維護檢修工作來說非常重要,因為我最終要對我的客戶負責。據我所知,在電工領域幾乎沒有任何供應商能夠達到這樣的表現。因此,我們在任何時候都依賴 ifm。他們有我們需要的一切,包括專業能力、可靠性和速度。」

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簡單的螺紋連接替代繁雜的配線:所有感測器都連接至 IO-Link 主站,該主站透過 Profinet 將信號傳送至設備控制器。

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IO-Link 由業界領先的感測器、致動器和控制製造商開發而成這項成果是標準化現場總線獨立介面,用於自動化。這為使用者提供了簡易不複雜尋址的點對點連接。二進制開關過去僅限於簡單開關訊號或類比數值,現已發展為智慧型感測器。

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