Системи очищення чистої та надчистої води
Не просто чиста, а абсолютно чиста
Понад 30 років EnviroFALK GmbH розробляє, виготовляє та продає системи чистої та надчистої води для широкого спектру галузей промисловості по всьому світу. По суті, вода, яка витікає з крана, не становить проблеми для датчиків процесу. Однак надчиста вода - це зовсім інша історія. Датчики, що використовуються в цих процесах очищення, повинні бути набагато ефективнішими та надійнішими.
Кожен, хто намагався очистити поверхню водопровідною водою, знайомий з ефектом: Ви можете виявити, що з'являються непривабливі плями. На віконних шибках або склянках цей ефект може лише порушити наше естетичне сприйняття, але в промислових процесах він може серйозно погіршити якість продукції. Наприклад, коли очищена вода використовується для промивання оброблених металевих деталей для видалення масел і охолоджувальних рідин, щоб підготувати їх до подальшого нанесення покриттів або гальванічного покриття. Або в оптичній галузі та медичній техніці, де промивна вода не повинна залишати слідів після висихання.
Рішення: чиста вода. Ця вода не містить розчинених мінералів, солей та бактерій. Залежно від класу якості, використовується термін чиста або надчиста вода.
Системи надчистої води
Компанія EnviroFALK що базується у Вестербурзі, Німеччина, зарекомендувала себе як спеціаліст у цій галузі. Заснована в 1989 році, компанія зараз є одним з лідерів ринку систем надчистої води. Пітер Лейендекер, співзасновник і керуючий директор, пояснює: "Ми розробляємо концепції на основі різних технологій очищення води, доступних на ринку: системи зворотного осмосу, ультрафільтрації, нанофільтрації або іонообмінних систем. Часто наші системи використовують комбінацію різних технологій. Ми пропонуємо нашим клієнтам комплексні концепції для скорочення витрат води, рециркуляції та, зокрема, для очищення чистої води”
Максиміліан Мейрер, Інженер з вимірювання та контролю в EnviroFALK, пояснює, як це працює: "У цю систему очищення технологічної води ми впорскуємо звичайну воду, яка тече з-під крана. На першому етапі її пом'якшують. У цій м'якій воді всі тверді речовини відфільтровуються за допомогою зворотного осмосу. На наступному етапі очищення вода проходить через іонообмінний картридж. Він заповнений спеціальним гранулятом, або смолою змішаного складу, яка видаляє всі мінерали з води. Для перевірки якості цієї повністю опрісненої води ми використовуємо датчики провідності від ifm. На основі значення процесу, яке він надає, ми можемо негайно розпізнати збільшення провідності, коли картридж вичерпаний і його потрібно замінити. Чиста вода закачується в резервуар для проміжного зберігання, а також частково нагрівається, щоб забезпечити гнучке використання в різних сферах застосування. Опріснена вода додатково піддається UV опроміненню для боротьби з мікробами та підтримання високого ступеня чистоти.”
Установка для очищення технологічної води з різними рівнями чистоти.
Датчики та вимоги
Різноманітні датчики спеціаліста з автоматизації ifm використовуються для контролю комплексного процесу очищення та забезпечення постійно високої якості надчистої води. Навіть найменше забруднення або ремінералізація можуть знизити якість води, чого слід уникати за будь-яку ціну. Ось чому EnviroFALK використовує датчики прихованого монтажу в своїх трубах і резервуарах. Перевага: Немає мертвих зон, які спричиняють статичну воду, яка може призвести до небажаного збагачення. Інша проблема полягає в тому, що демінералізована вода постійно намагатиметься компенсувати неприродний опріснений стан, розчиняючи мінерали з навколишніх матеріалів, наприклад, зі звичайних стін з нержавіючої сталі, що з часом призведе до утворення піттингу. Ось чому труби в цій системі виготовляються з пластику або нержавіючої сталі особливо високої якості. Те саме стосується датчиків, які контактують із середовищем. ifm пропонує спеціальні датчики для роботи з надчистою водою. Контактні частини чутливої поверхні складаються з високоякісної нержавіючої сталі або інших матеріалів, з яких надчиста вода не може вилучити жодної молекули.
Малюнок 1: Ізольовані баки для нагрівання та зберігання чистої води. Малюнок 2: Датчик LDL101 від ifm виконує вимірювання провідності для моніторингу чистоти води та вчасно сигналізує про необхідність заміни картриджів іонообмінника.
Ключове вимірювання: значення провідності
Датчик провідності LDL101 є правильним вибором там, де чистота води має вирішальне значення для якості продукції або надійності процесу. Значення провідності є оберненою величиною до значення питомого електричного опору води. Чим чистіша вода, тим вищий її опір і нижча провідність.
Максиміліан Мейрер, Інженер з вимірювання та контролю в EnviroFALK, додає:: "Ми використовуємо датчик LDL101 IO-Link для вимірювання провідності, що є ключовим для забезпечення якості високоочищеної води. Провідність вказує на концентрацію іонів у воді. Чим менша кількість вільних іонів, тим нижча провідність. Датчик провідності LDL101 вразив нас своїм дуже великим діапазоном вимірювання від 0,04 до 1 000 мікросіменс на сантиметр. Це ідеальний варіант, оскільки він дозволяє нам охопити одним типом датчика всі етапи системи, від звичайної "муніципальної" води на вході до надчистої води на виході. Використання лише одного типу датчика зменшує наші витрати на зберігання. А менша різноманітність датчиків також означає меншу складність для наших сервісних техніків у польових умовах. Нас також вразила компактна конструкція датчика. Ми можемо підключити його за допомогою стандартної технології з'єднання M12 і не потребуємо дорогих кабелів передачі даних або зовнішнього блоку оцінювання в шафі, що економить час, простір і витрати.”
Висока роздільна здатність і цифрова передача виміряних значень без втрат через IO-Link дозволяють проводити постійний точний аналіз якості води, забезпечуючи бездоганність процесів. Наприклад, якщо значення провідності зростає під час виробництва надчистої води, це вказує на те, що деталі потребують технічного обслуговування.
Вимірювання чистого тиску
Тиск в трубах необхідно контролювати в декількох точках системи. В майбутньому датчик тиску PL15 буде використовуватися в комплексній системі водопостачання для виконання комбінації кількох завдань. "По-перше, ми використовуємо PL15 для керування насосами. Завдяки IO-Link датчик має чудову роздільну здатність у всьому діапазоні тиску від 0 до 10 бар. IO-Link дозволяє безпосередньо зчитувати виміряні значення в цифровому форматі, тобто без втрат при перетворенні, що дає нам ще більшу точність. Крім того, нам більше не потрібно робити жодних налаштувань на самому датчику, що полегшує роботу.” Інша область застосування, де датчик тиску може дійсно розкрити свої переваги, - це бак. "PL15 також підходить для моніторингу рівня. Його конструкція врівень запобігає утворенню мертвих зон, що спричиняють статичну воду, а отже, небажане збагачення. Ще одна перевага датчика тиску полягає в тому, що він надає температуру середовища як додаткове значення процесу, що ще більше підвищує прозорість процесу та контроль», — говорить Максиміліан Мейрер.
Особливо компактні датчики тиску зі встановленням врівень серії PL15, які можна вільно конфігурувати через IO-Link, пропонують максимальну гнучкість.
Точне вимірювання швидкості потоку надчистої води
Також важливим для клієнта є кількість чистої води, доступної в кінці процесу очищення. Під час зворотного осмосу потік подачі розділяється на потік чистої води, який називається пермеатом, і потік концентрату, який містить частинки. Наприклад, порівнюючи обидві величини, оператор установки може побачити, що фільтри потребують обслуговування або що потік подачі сильно забруднений сторонніми речовинами. Для отримання точного результату швидкість потоку необхідно точно виміряти в декількох точках системи.
Для цього ifm спеціаліст з датчиків розробив ультразвуковий витратомір типу SU для надчистої води, який може з високою точністю визначати швидкість потоку до 1 000 л/хв. Завдяки ультразвуковій технології це також стосується надчистої води з низькою провідністю, яка виробляється на заводах EnviroFALK. У поєднанні з датчиками провідності сімейства LDL може бути встановлений надійний контроль якості та кількості в процесі фільтрації. Вимірювальна труба витратоміра виготовлена з високоякісної нержавіючої сталі і не містить вимірювальних елементів, ущільнень і рухомих частин. Це означає, що несправності, викликані відкладеннями, пошкодженнями, витоками або блокування, які можуть виникнути в механічних системах, таких як імпелери або турбіни, або пов'язані з конструкцією перепади тиску, які виникають при інших принципах вимірювання, виключаються з самого початку. Вимірювальна труба, повністю виготовлена з нержавіючої сталі, усуває потребу в тестуванні на сумісність матеріалів електродів або ущільнювачів і забезпечує легке,повне очищення без залишків. LED, який може символізувати рівень сигналу, слугує додатковим візуальним індикатором стабільності процесу. Спадаюче значення може бути індикатором частинок,бульбашок або відкладень на внутрішній стінці труби.
Малюнок 1: Вимірювальна трубка ультразвукового витратоміра ifm не містить вимірювальних елементів або рухомих частин і тому ідеально підходить для використання в системах з надчистою водою. Малюнок 2: Безконтактний радарний датчик рівня LW2120 встановлюється зовні кришки резервуара для чистої води.
Безконтактне радарне вимірювання в резервуарах
Радарний датчик рівня LW2120 з підтримкою IO-Link ідеально підходить для безконтактного контролю рівня в резервуарах. Він може визначати рівні на висоті до 10 метрів без сліпих зон і з міліметровою роздільною здатністю. Використовувана частота 80 ГГц забезпечує стабільні і точні результати вимірювань навіть в обмеженому просторі. За допомогою подовжувача антени, доступного як аксесуар, датчик можна також використовувати поза закритими металевими резервуарами, наприклад, на відкритих діжках або пластикових резервуарах.
"Для деяких застосувань ми використовуємо радарний датчик замість гідростатичного вимірювання рівня. Наприклад, кінцеві клієнти вимагають цього в надчистій галузі, де кожне гвинтове з'єднання і кожна точка вимірювання є потенційним джерелом забруднення. У таких застосуваннях вимірювання рівня, використовуючи радарний датчик має перевагу, оскільки датчик встановлюється за межами кришки резервуара і не контактує із середовищем", - пояснює Максиміліан Мейрер.
Стандартна технологія підключення M12 забезпечує безпомилкове встановлення за лічені хвилини, а IO-Link додає зручності віддаленого налаштування та зчитування параметрів. Інтелектуальний алгоритм пристрою робить налаштування параметрів через IO-Link дитячою грою: Після одноразового встановлення опорної висоти датчик негайно передає точний рівень через IO-Link.
Додаткова цінність завдяки IO-Link
Говорячи про IO-Link: Надихнувшись цією технологією, EnviroFALK вирішив покластися на датчики, що використовують цей цифровий протокол зв'язку.
Максиміліан Мейрер пояснює переваги: “З IO-Link я маю повну прозорість аж до кожного окремого датчика через HMI і контролер. Якщо ненормальні умови, діагностичні дані кожного датчика допомагають мені швидко виявити та усунути проблему. Передача даних з датчика в контролер також дуже проста. Завдяки циклічним запитам даних виміряні значення надаються безпосередньо як числові значення. Раніше це було неможливо з аналоговими вимірюваними значеннями. IO-Link також дозволяє мені дізнаватися та оцифровувати інші дані, такі як серійні номери або дані калібрування. Я навіть можу вказати вихідну одиницю вимірюваних значень, наприклад, для датчиків потоку - літри на хвилину або кубічні метри на годину. Крім того, IO-Link дозволяє мені передавати декілька виміряних значень датчика. Прикладом може бути датчик провідності, а також датчики тиску, які ми використовуємо на резервуарах і насосі: Ми вимірюємо тиск, щоб визначити рівень в резервуарі, одночасно зчитуючи значення температури, яке надає датчик, щоб знати температуру середовища в резервуарі. Це економить наші зусилля на встановлення додаткових датчиків температури та додавання відповідних гвинтових з’єднань у резервуар. Витратомір типу SU також передає кілька виміряних значень через одну лінію даних: Окрім швидкості потоку та стану датчика, загальна швидкість потоку та температура також доступні через IO-Link. А завдяки функції зберігання даних ми, а також кінцевий споживач, одразу помічаємо, якщо використовується неправильний датчик або є помилки в підключенні. З цією функцією та простим підключенням попередньо підключених кабелів M12 як на майстрі, так і на приладі, вам більше не потрібен кваліфікований електрик, щоб просто швидко замінити датчик.”
IO-Link підтримує комплексне налаштування параметрів. Вихідні функції, діапазони вимірювання, точки перемикання та інші параметри можна вільно вибирати в межах характерних значень датчика. Там, де раніше було потрібно багато різних датчиків, сьогодні часто достатньо одного пристрою IO-Link.
Максиміліан Мейрер: "Основними перевагами IO-Link для нас є зменшення різноманітності датчиків та витрат на зберігання. Нашим сервісним технікам більше не потрібно стільки різних датчиків під час заміни пристроїв. Це економить час і гроші.”
Протокол зв'язку IO-Link забезпечує доступ до кожного окремого датчика. Це створює максимальну прозорість і полегшує усунення несправностей. / Децентралізовані IO-Link майстри економлять місце в шафі керування та пропонують можливість підключення датчиків і приводів. Підключення до контролера установки здійснюється через Profinet.
Компактні датчики тиску PV від ifm також підходять для невеликих труб завдяки технологічному з'єднанню G1/4. Крім тиску, вони також передають температуру середовища через IO-Link.
Висновок
У системах чистої та надчистої води ifm датчики дозволяють спрощений, але точний моніторинг процесу. IO-Link зменшує витрати на зберігання і складність монтажу, що призводить до значної економії коштів, а також забезпечує повну прозорість всіх процесів, оскільки компанії переходять в цифрову епоху.
Коротко: чисте рішення!
