System för behandling av rent och ultrarent vatten

System för ultrarent vatten

Företaget EnviroFALK med säte i Westerburg i Tyskland har etablerat sig som specialist på detta område. Företaget grundades 1989 och är nu en av marknadsledarna för system för ultrarent vatten. Peter Leyendecker, medgrundare och verkställande direktör, förklarar: "Vi utvecklar koncept utifrån de olika vattenreningstekniker som finns på marknaden: system för omvänd osmos, ultrafiltrering, nanofiltrering eller jonbytarsystem. Ofta använder våra system en kombination av olika tekniker. Vi erbjuder våra kunder kompletta koncept för vattenreduktion, återcirkulation och i synnerhet för renvattenbehandling."

Maximilian Meurer, mät- och kontrollingenjör på EnviroFALK, förklarar hur det fungerar: "I detta processvattenreningssystem injicerar vi vanligt kranvatten. I det första steget mjukas det upp. Med detta mjuka vatten filtreras alla fasta ämnen bort med hjälp av omvänd osmos. I nästa reningssteg passerar vattnet genom en jonbytarpatron. Den är fylld med ett speciellt granulat, eller blandbäddsharts, som avlägsnar alla mineraler från vattnet. För att kontrollera kvaliteten på detta helt avsaltade vatten använder vi konduktivitetsgivare från ifm. Baserat på det processvärde som den ger kan vi omedelbart se en ökning av konduktiviteten när patronen är förbrukad och behöver bytas ut. Det rena vattnet pumpas till en tank för mellanlagring och värms även delvis upp för att möjliggöra flexibel användning i olika tillämpningar. Det avsaltade vattnet utsätts dessutom för UV-strålning för att bekämpa bakterier och upprätthålla en hög grad av renhet."

Givare och krav

Olika givare från automationsspecialisten ifm används för att övervaka den komplexa behandlingsprocessen och säkerställa en permanent hög kvalitet på det ultrarena vattnet. Även den minsta förorening eller remineralisering kan försämra kvaliteten och måste undvikas till varje pris. Det är därför EnviroFALK använder infällda givare i sina rör och tankar. Fördelen: Det finns inga döda utrymmen som orsakar statiskt vatten, vilket kan leda till oönskad anrikning. En annan utmaning är att demineraliserat vatten ständigt kommer att försöka kompensera för det onaturliga avsaltade tillståndet genom att lösa upp mineraler från de omgivande materialen, t.ex. från konventionella väggar av rostfritt stål, vilket kommer att leda till frätskador med tiden. Därför är rören i detta system tillverkade av plast eller rostfritt stål av särskilt hög kvalitet. Detsamma gäller för de givare som kommer i kontakt med medierna. ifm tillhandahåller speciella givare för tillämpningar med ultrarent vatten. Avkänningsytans kontaktdelar består av högkvalitativt rostfritt stål eller andra material från vilka ultrarent vatten inte kan extrahera några molekyler.

Viktig mätning: värdet för konduktivitet

Konduktivitetsgivaren LDL101 är det rätta valet där vattnets renhet är avgörande för produktens kvalitet eller processens tillförlitlighet. Konduktivitetsvärdet är det reciproka värdet för vattnets elektriska resistivitet. Ju renare vatten, desto högre motstånd och desto lägre ledningsförmåga.

Maximilian Meurer, mät- och kontrollingenjör på EnviroFALK, tillägger: "Vi använder LDL101 IO-Link-givaren för konduktivitetsmätning, vilket är avgörande för att säkerställa kvaliteten på högrenat vatten. Konduktiviteten anger koncentrationen av joner i vattnet. Ju mindre antal fria joner, desto lägre konduktivitet. Konduktivitetsgivaren LDL101 imponerade på oss med sitt mycket stora mätområde från 0,04 till 1000 mikrosiemens per centimeter. Detta är idealiskt eftersom det gör att vi kan täcka alla systemsteg med en typ av givare, från normalt "kommunalt" vatten vid inloppet till ultrarent vatten vid utloppet. Genom att endast använda en givartyp minskar vi våra lagringskostnader. Och färre olika givare innebär också mindre komplexitet för våra servicetekniker ute på fältet. Vi har också imponerats av givarens kompakta design. Vi kan ansluta den med standard-M12-anslutningsteknik och behöver inte dyra datakablar eller en extern utvärderingsenhet i skåpet, vilket sparar tid, utrymme och kostnader."

Den höga upplösningen och den förlustfria digitala överföringen av mätvärden via IO-Link möjliggör kontinuerliga exakta analyser av vattenkvaliteten som säkerställer felfria processer. Om till exempel konduktivitetsvärdet stiger under produktionen av ultrarent vatten indikerar detta att delarna behöver underhållas.

Ren tryckmätning

Trycket i rörledningarna måste övervakas på flera ställen i systemet. I framtiden kommer PL15-tryckgivaren att användas i ett komplext vattensystem för att utföra en kombination av flera uppgifter. "För det första använder vi PL15 för pumpstyrning. Tack vare IO-Link har givaren en utmärkt upplösning över hela tryckområdet från 0 till 10 bar. IO-Link möjliggör direkt avläsning av mätvärdena i digitalt format, dvs. utan omvandlingsförluster, vilket ger oss ännu högre precision. Dessutom behöver vi inte längre göra några inställningar på själva givaren, vilket underlättar hanteringen." Ett annat användningsområde där tryckgivaren verkligen kan utnyttja sina styrkor är tanken. "PL15 är också lämplig för nivåövervakning. Den infällda designen förhindrar döda utrymmen som orsakar statiskt vatten och därmed oönskad anrikning. En annan fördel med tryckgivaren är att den anger mediumtemperaturen som ett ytterligare processvärde, vilket ytterligare förbättrar processtransparensen och processtyrningen", säger Maximilian Meurer.

Exakt flödesmätning av ultrarent vatten

Av betydelse för kunden är också den mängd renvatten som finns tillgänglig i slutet av behandlingsprocessen. Vid omvänd osmos separeras matarflödet i ett flöde av renvatten, som kallas permeat, och ett flöde av koncentrat, som innehåller partiklarna. Genom att jämföra de båda värdena kan anläggningsoperatören till exempel se att filtren behöver underhållas eller att matarflödet är kraftigt förorenat med främmande ämnen. För att få ett exakt resultat måste flödeshastigheten mätas exakt på flera ställen i systemet.

För detta ändamål har givarspecialisten ifm utvecklat ultraljudsflödesmätaren av SU-typ för tillämpningar med ultrarent vatten, som med hög precision kan mäta flöden på upp till 1000 l/min. Tack vare ultraljudstekniken gäller detta även ultrarent vatten med låg konduktivitet som produceras i EnviroFALK:s anläggningar. I kombination med konduktivitetsgivarna i LDL-familjen kan tillförlitlig kontroll av kvalitet och kvantitet etableras i filtreringsprocessen. Mätröret i flödesmätaren är tillverkat av rostfritt stål av högre kvalitet och är fritt från mätelement, tätningar och rörliga delar. Detta innebär att fel orsakade av avlagringar, skador, läckage eller blockeringar, som kan uppstå i mekaniska system som pumphjul eller turbiner, eller konstruktionsrelaterade tryckfall som uppstår med andra mätprinciper, utesluts från början. Mätröret är tillverkat helt i rostfritt stål, vilket eliminerar behovet av materialkompatibilitetstester av elektroder eller tätningar och möjliggör enkel, fullständig och restfri rengöring. LED-lampan, som kan ange signalstyrkan, fungerar som en extra visuell indikator för en stabil process. Ett sjunkande värde kan vara en indikator på partiklar, luftbubblor eller avlagringar på rörets innervägg.

Beröringsfri radarmätning i tankar

Den IO-Link-kompatibla radarnivågivaren LW2120 är idealisk för beröringsfri nivåövervakning i tankar. Den kan upptäcka nivåer upp till tio meters höjd utan döda vinklar och med millimeterupplösning. Frekvensen 80 GHz som används garanterar stabila och exakta mätresultat även i trånga utrymmen. Med antennförlängningen, som finns som tillbehör, kan givaren även användas utanför slutna metalltankar, t.ex. på öppna kar eller plasttankar.

"För vissa tillämpningar använder vi radargivaren i stället för hydrostatisk nivåmätning. Slutkunder begär till exempel detta inom ultrarena områden, där varje skruvanslutning och varje mätpunkt utgör en potentiell föroreningskälla. I sådana tillämpningar är det fördelaktigt att använda en radargivare för nivåmätning, eftersom givaren installeras utanför tanklocket och inte kommer i kontakt med mediet", förklarar Maximilan Meurer.

Standard-M12-anslutningstekniken garanterar en felfri installation inom några minuter, medan IO-Link ger bekvämligheten att ställa in och läsa parametrar på distans. Den intelligenta algoritmen i enheten gör att parameterinställningen via IO-Link blir rena barnleken: När du har ställt in referenshöjden en gång ger givaren omedelbart den exakta nivån via IO-Link.

Mervärde med IO-Link

På tal om IO-Link: Inspirerade av tekniken har EnviroFALK valt att förlita sig på givare som använder detta digitala kommunikationsprotokoll.

Maximilian Meurer förklarar fördelarna: "Med IO-Link har jag full insyn ända ned till varje enskild givare via HMI:n och styrenheten. Om onormala förhållanden uppstår hjälper diagnosdata från varje givare mig att snabbt identifiera och åtgärda problemet. Att skicka givardata till styrenheten är också mycket enkelt. Tack vare cykliska datafrågor tillhandahålls de uppmätta värdena direkt som numeriska värden. Tidigare var detta inte möjligt med analoga mätvärden. Med IO-Link kan jag också fråga efter och digitalisera andra data, t.ex. serienummer eller kalibreringsdata. Jag kan till och med ange utmatningsenheten för de uppmätta värdena, t.ex. för flödesgivare liter per minut eller kubikmeter per timme. Med IO-Link kan jag dessutom överföra flera mätvärden för en givare. Ett exempel på detta är konduktivitetsgivaren, men även de tryckgivare som vi använder på tankarna och pumpen: Vi mäter trycket för att bestämma nivån i tanken, samtidigt som vi läser av temperaturvärdet som givaren ger för att veta medietemperaturen i tanken. På så sätt slipper vi installera ytterligare temperaturgivare och lägga till motsvarande skruvanslutningar i tanken. Flödesmätaren av SU-typ överför också flera mätvärden via en dataledning: Förutom flödeshastighet och givarstatus är även total flödeshastighet och temperatur tillgängliga via IO-Link. Och tack vare datalagringsfunktionen märker vi och slutkunden omedelbart om fel givare används eller om det finns kabelfel. Med denna funktion och den enkla anslutningen av förhandsdragna M12-kablar på både mastern och enheten behöver du inte längre nödvändigtvis en behörig elektriker för att snabbt byta ut en givare."

IO-Link stöder omfattande parameterinställningar. Utgångsfunktioner, mätområden, brytpunkter och andra parametrar kan väljas fritt inom givarens karakteristiska värden. Där det tidigare krävdes många olika givare är det i dag ofta tillräckligt med en IO-Link-enhet.

Maximilian Meurer: "De främsta fördelarna med IO-Link för oss är de minskade kostnaderna för olika givare och lagring. Våra servicetekniker behöver inte längre så många olika givare när de byter ut enheter. Det sparar tid och pengar."

Slutsats

I system för renvatten och ultrarent vatten möjliggör ifm-givare smidig men ändå exakt processövervakning. IO-Link minskar lagringskostnaderna och monteringskomplexiteten, vilket resulterar i betydande kostnadsbesparingar, samtidigt som det skapar fullständig transparens i alla processer när företagen går in i den digitala tidsåldern.
I ett nötskal: en ren lösning!