Steffen Hartmann Recyclingtechnologien – Vakuumski uparjalnik
V vrelišču onesnažen medij pri približno 40°C pod vakuumom izhlapi in se tako loči na čisti destilat in koncentrat. Senzorji LMT spremljajo nivo v komori na različnih višinah.
Učinkovita obdelava industrijske vode z uporabo IO-Link
Vakuumsko izhlapevanje je primerna metoda za obdelavo industrijske odpadne vode, kot so hladilna sredstva. Vakuumski uparjalniki ločijo vodo od onesnaževalcev in jo obdelajo za ponovno uporabo. Inteligentni senzorji zagotavljajo nizko vzdrževanje in stroškovno učinkovito delovanje.
V številnih industrijskih procesih se tekočine obdelajo za ponovno uporabo, kar zagotavlja nizek ogljični odtis in zmanjšuje stroške odstranjevanja. Pogost primer je obdelava emulzij hladilnega sredstva, ki se uporabljajo v obdelovalnih strojih. Poleg mehanskega čiščenja je treba odpadno olje ločiti tudi od vode.
Podjetje Steffen Hartmann Recyclingtechnologien GmbH iz mesta Thale v nemški regiji Harz je specializirano za razvoj in proizvodnjo čistilnih naprav, vključno z vakuumskimi uparjalniki.
Generalni direktor Sascha Holthusen pojasnjuje: »Naš vakuumski uparjalnik je bil razvit posebej za čiščenje tovrstne industrijske odpadne vode. Porabljena emulzija hladilnega sredstva se dovaja, ven pa pride majhna količina koncentrata in čistega destilata, čiste vode, ki se lahko uporabi za druge procese ali izpusti v kanalizacijski sistem, s čimer se odpravi stroškovno intenzivno odlaganje.«
V vakuumskih pogojih
Načelo delovanja vakuumskega uparjalnika je »vretje« onesnaženega medija v vrelni komori. Podobno kot pri kuhinjskem štedilniku se toplota dovaja v spodnji del posode, kar povzroči čisto vodno paro, ki se kondenzira v vrelni komori in odvaja. Kontaminirani koncentrat ostane na dnu.
Toda zakaj postopek poteka pod vakuumom? Sascha Holthusen pojasnjuje: »V vakuumskih pogojih voda vre pri nižjih temperaturah, v tem primeru že pri 40°C. Pri tej temperaturi lahko izhlapimo celo bolj agresivne medije, kot so kisline ali alkalije, ne da bi poškodovali stene iz nerjavečega jekla, kot bi se to zgodilo pri višjih temperaturah. Tudi določene snovi pri tej relativno nizki temperaturi ostanejo v koncentratu in se ne ločijo. Druga prednost vakuumske evaporacije je, da za ogrevanje potrebujemo manj energije. V ta namen uporabljamo učinkovit kompresor za hladilno sredstvo. Deluje podobno kot pri toplotni črpalki in je energijsko varčnejši kot na primer direktno ogrevanje na elektriko. Isto hladilno sredstvo omogoča kondenzacijo vodne pare. Lahko pa uporabimo tudi obstoječo procesno toploto naših strank, ki jo nato preko toplotnega izmenjevalnika dovajamo v naš vakuumski uparjalnik.«
Slika 1: Senzor prevodnosti LDL101 spremlja čistost destilata.
Slika 2: Senzor pretoka SU, zasnovan posebej za agresivno ultra čisto vodo, meri količino destilata.
Slika 3: Vsi senzorji so povezani preko IO-Link. To skrajša nastavitvene čase, olajša nastavitev parametrov in omogoča oddaljeno diagnozo vse do senzorjev.
Vakuumski uparjalnik podjetja Steffen Hartmann Recyclingtechnologien
Parametri procesa na enem mestu
V okviru spremljanja procesov se spremljajo ključni parametri, kot sta tlak in temperatura. Senzorji ifm nenehno spremljajo te parametre za optimalno upravljanje procesa izhlapevanja. Upravljajo tako dovod toplote kot vakuumsko črpalko.
Drugi odločilni dejavnik je nivo v vrelišču, ki ga natančno spremljajo senzorji nivoja LMT, nameščeni v steni rezervoarja na različnih višinah. Dovod medija se ustavi takoj, ko se odzove zgornji senzor nivoja, in nadaljuje, ko nivo pade na spodnji senzor.
Nadaljnji senzorji LMT so nameščeni v oskrbnem rezervoarju hladilnega sredstva vakuumske črpalke za nadzor nivoja na treh različnih položajih. Še en senzor LMT je nameščen v rezervoarju za zbiranje destilata. Takoj, ko je dosežena maksimalna zmogljivost, senzor odda preklopni signal, ki povzroči izčrpavanje destilata.
Senzorje nivoja LMT odlikuje higienska zasnova. Njihovi visokokakovostni materiali ohišja, kot sta PEEK in nerjavno jeklo (316L/1.4404), so zelo odporni na agresivne medije. Pena in druge morebitne usedline so samodejno zadušene in ne morejo vplivati na delovanje senzorja, kar zagotavlja neprekinjeno in zanesljivo zaznavanje ravni.
Merjenje kakovosti vode
Stalno spremljanje kakovosti vode je nujno, zlasti ko gre za zagotavljanje čistosti destilata. Za to nalogo se uporablja senzor prevodnosti LDL101. Njegova izmerjena vrednost zagotavlja kakovost celotnega procesa izparevanja in iz njega pridobljene čiste vode.
Ultrazvočni merilnik pretoka »SU Puresonic« je bil optimiziran posebej za uporabo v čisti in ultra čisti vodi. Ta senzor lahko natančno določi količino destilata. Njegova merilna cev brez komponent je izdelana iz visoko kakovostnega nerjavečega jekla, ki zagotavlja odlično odpornost na agresivne medije. Pomembno dejstvo je, da je »čista« ali destilirana voda, čeprav se morda sliši neškodljivo, lahko agresivna do kovinskih materialov in zahteva posebne zlitine iz nerjavnega jekla. Zanimivo je, da se ta senzor pogosto uporablja v plastičnih ceveh, saj nanje čista voda ne vpliva.
Spremljanje črpalke preprečuje poškodbe
Osrednja enota sistema je vakuumska črpalka. Če ni ustrezno hlajena ali če postane podtlak premočan, lahko pride do neželene kavitacije na tekačih, kar lahko povzroči obrabo materiala. Kavitacija proizvaja izjemne vibracije. Senzor tresljajev, nameščen v ohišju vakuumske črpalke, zazna vse nenavadne vzorce tresljajev in jih posreduje krmilniku. Posledično se samodejno odpre razbremenilni ventil in dovaja sekundarni zrak, da se delovanje črpalke vrne v normalno stanje. To učinkovito preprečuje drage poškodbe črpalke.
Digitalizacija z IO-Link
Vsi uporabljeni senzorji so združljivi z IO-Link in ponujajo resnično dodano vrednost, ki daleč presega preprost prenos izmerjenih vrednosti ali preklopnih signalov: IO-Link uporabnikom omogoča dostop do senzorjev na daljavo, branje podatkov in diagnostičnih vrednosti ter konfiguracijo naprav na različne načine.
Sascha Holthusen razloži uporabo tehnologije IO-Link na naslednji način: »Če ima stranka težave s svojim sistemom, se lahko z njim povežemo na daljavo prek povezave VPN. V preteklosti smo brez tehnologije IO-Linka dostopali le do logičnega krmilnika, ne pa tudi do senzorjev. Z IO-Link lahko zdaj vidimo stanje sistema pri čisto vsakem senzorju. Vidimo lahko, ali senzor pošilja izmerjene vrednosti ali pa je prišlo do določene napake na kartici z V/I logičnega krmilnika ali v kablih. Prav tako lahko preberemo diagnostične vrednosti senzorja in po potrebi prilagodimo njegove parametre na daljavo. Če je stranka zamenjala senzor, ga lahko konfiguriramo na daljavo. Tako IO-Link nam in našim strankam nudi precejšnjo prednost glede vzdrževanja na daljavo. Druga pomembna prednost je razširljivost izmerjenih vrednosti senzorjev, ki jih lahko konfiguriramo s tehnologijo IO-Link. Uporabljamo tlačne senzorje z merilnim območjem od –1 do 10 bar. Lahko jih skaliramo tako, da merilno območje zajema od –1 do 1 bar pri polni ločljivosti. To je nemogoče doseči z običajnimi senzorji z analognim tokovnim izhodom. Še več, senzorji IO-Link lahko prenašajo več izmerjenih vrednosti. Na primer, merilnik pretoka in tlačni senzor zagotavljata prek IO-Link tudi vrednosti temperature. To zmanjša število potrebnih senzorjev in mest za namestitev.«
Prihranek stroškov prek IO-Link
Senzorji IO-Link so povezani z decentraliziranimi moduli IO-Link masterja, ki komunicirajo z logičnim krmilnikom preko področnega vodila, kot je PROFINET. Ta vrsta kablov ima številne prednosti med namestitvijo, kot pojasnjuje Sascha Holthusen:
»Še posebej pri velikih sistemih, ki so za dostavo razstavljeni, se ti kabli izkažejo za izjemno koristne. Mehanik, ki ponovno sestavi sistem pri stranki, mora samo priključiti vtiče. Ne potrebujemo električarja za ponovno povezavo žic ali njihovo napeljavo do krmilne omarice. V časih, ko je kvalificiranih delavcev malo, skrajšanje časa, porabljenega na lokaciji namestitve, nudi velik potencial za prihranek stroškov. Druga prednost je, da je preverjanje V/I med nastavitvijo sistema mogoče opraviti veliko hitreje, saj ne pride do napak pri ožičenju ali težav s sponkami. Medtem ko so lahko začetni stroški tehnologije IO-Link višji od stroškov običajnega ožičenja, čas, prihranjen med namestitvijo, ter razširjene zmožnosti diagnostike in vzdrževanja na daljavo, omenjene prej, na koncu vodijo do znatnih prihrankov pri stroških.«
Zaključek
Stroškovno učinkovito čiščenje vode dosežemo z dvema ključnima dejavnikoma: energetsko učinkovito vakuumsko izhlapevanje in implementacija digitaliziranega koncepta krmiljenja do nivoja senzorjev. Ta koncept znatno zmanjša stroške namestitve in vzdrževanja ter ohranja vrelišče na nizki ravni, kar je koristno tako z ekonomskega kot ekološkega vidika.
