Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

JSP dodává váhy a vážicí systémy

Dne 7. prosince 2017 se v Národní technické knihovně v Praze konal seminář Váhy a vážicí systémy. Seminář uspořádala v rámci svého programu školení a seminářů AMAR společnost JSP (www.jsp.cz/akademie) a setkal se se zájmem odborníků z různých oblastí průmyslové praxe. Přednášejícími byli Ing. Roman Kratochvíl z firmy JSP, Ing. Filip Tůma z firmy Siemens, jejíž vážicí techniku JSP ve svých projektech používá, a Ing. Lukáš Běhal z Českého metrologického institutu. 

Vážicí technika Siwarex a Milltronics

Ing. Filip Tůma uvedl, že společnost Siemens dodává zařízení pro měření hmotnosti tekutých i sypkých materiálů pod značkami Siwarex a Milltronics. Jde o zařízení určená pro statické i dynamické měření v různých technologických procesech. 

Vážicí buňky

Siemens dodává vážicí buňky s tenzometry s váživostí od 3 kg do 280 t. Pružná vážicí tělesa z hliníku nebo korozivzdorné oceli mají tvar jednoduchého nosníku, dvojitého nosníku tvaru S nebo membrány (obr. 1). Celek i s nalepenými fóliovými tenzometry má krytí až IP68, a vážicí buňky je tedy možné používat i v náročném průmyslovém prostředí. K tomu přispívají též provedení určená do prostředí s nebezpečím výbuchu až do zóny 0/20 podle ATEX. Třída přesnosti je podle OIML R60 (Metrological Regulation for Load Cells) C3 až C5.

Jako specialitu uváděl Ing. Tůma vážicí buňku Sitrans WL260 SP-S AE s váživostí 300 g a její použití pro vážení čajových sáčků. Provedením je to váha průmyslová, i když váživostí se blíží vahám laboratorním. 

Statické váhy

Nejčastějšími vahami používanými v průmyslu jsou plošinové váhy různé konstrukce. Tenzometrické vážicí buňky se dále používají např. k vážení zásobníků s kapalinami, sypkými látkami nebo plyny a nebo pro přesné dávkovací systémy. To všechno jsou statická měření – nevyžaduje se měření času ani rychlosti. Výhodou vážicí techniky od firmy Siemens je velká flexibilita, daná širokým sortimentem snímačů i vyhodnocovacích jednotek. 

Dynamické váhy

Druhou velkou skupinou průmyslových vah jsou váhy dynamické, používané k měření hmotnostního průtoku sypkých látek. Z nich jsou nejčastější pásové váhy, které měří hmotnost materiálu dopravovaného pásovým dopravníkem. 

Pásové váhy

Pásové váhy jsou tvořeny vážicím můstkem, tj. válečkovou stolicí s tenzometrickými snímači, které měří hmotnost materiálu na pásu (obr. 2). Pro zvýšení přesnosti je možné hmotnost měřit na dvou válečkových stolicích za sebou. Součástí vah je dále snímač rychlosti pásu. Vyhodnocovací elektronika potom z hmotnosti materiálu na pásu a jeho rychlosti spočítá hmotnost dopravovaného materiálu za jednotku času, popř. celkové množství dopraveného materiálu.

Vážicí můstek je zkonstruován tak, aby měřil jen svislou složku působící síly, tj. tíhu materiálu. Aby nedošlo k poškození snímačů při přetížení, je můstek vybaven ochranným dorazem.

Ačkoliv se princip měření zdá být jednoduchý, je třeba při instalaci vah dodržovat mnohá pravidla a doporučení. Protože přesnost měření může být nepříznivě ovlivňována silami působícími na dopravníkový pás při nakládání materiálu, doporučuje se váhy instalovat v koncové části dopravníku. Váhy by také měly být dostatečně vzdálené od všech zařízení vyvolávajících nežádoucí vibrace. Ideální je montovat váhy na vodorovný úsek dopravníku, ale dobrých výsledků lze při správném seřízení dosáhnout i u šikmých dopravníků.

Naprosto základní pro přesné měření je však vyrovnání válečkových stolic. Je třeba přesně seřídit minimálně dvě válečkové stolice před měřicím můstkem a za ním; pro přesnější měření se vyrovnávají na každé straně tři stolice a více. Pro vyrovnání se používá dostatečně napnutá struna, drát nebo vlasec. Je žádoucí, aby všechny válečky v oblasti měření měly stejný průměr, tvar a u korýtkových dopravníků také úhel sklonu.

Velmi důležitá je také správná instalace kabeláže mezi tenzometrickými senzory a převodníkem. Pro zajištění odolnosti proti elektromagnetickému rušení je třeba správně zvolit umístění kabelů, jejich stínění a uzemnění. 

Průtokoměry sypkých látek

Další skupinou dynamických vah jsou průtokoměry sypkých látek. Principem je měření silového účinku proudu materiálu na skloněnou desku. Průtokoměry se instalují v gravitační násypce. Tok materiálu je veden tak, že šikmo naráží na měřicí desku. Senzor, který je zde instalován, měří vodorovnou složku síly, jejíž velikost je dána hmotností dopadajících částic, jejich rychlostí a pružností. Měření tak není ovlivňováno materiálem ulpívajícím na desce. Pro měření silového účinku se používají tenzometrické snímače. Druhou možností je měřit sílu působící na desku prostřednictvím lineárního diferenciál­ního transformátoru LVDT. Výhoda tohoto řešení je v tom, že snímač síly je umístěn mimo měřicí prostor a není ovlivňován fyzikálními vlastnostmi média.

Výhodou těchto průtokoměrů je utěsněné, zcela prachotěsné provedení. Díky tomu nevznikají ztráty měřeného materiálu ani nedochází ke kontaminaci pracovního prostředí prachem. To je zvlášť důležité při měření nebezpečných materiálů.

Rozsah měření je od 1 do 900 t/h. Tyto průtokoměry jsou vhodné k měření průtoku sypkých a suchých látek: prášků, granulátů, obilovin apod. Měří ve velkém rozsahu hustot, od pufované rýže po železnou rudu, a ve velkém rozsahu sypkosti, od polétavého popílku až po špony po obrábění kovů. Typická měřená média jsou cement, drobný štěrk, koks, dřevěná štěpka, obiloviny, luštěniny, osiva, škrob, cukr, obilné vločky, obilný šrot, granulovaná krmiva nebo plastové granule.

K dispozici je speciální provedení určené pro provzdušněné materiály, které zabraňuje silovému účinku vzduchu dopravovaného s médiem na měřicí desku.

Dávkovací váhy

V přednášce na semináři byly zmíněny také dávkovací váhy. V podstatě jde o buď pásové váhy, nebo vážicí desky, které však nejen měří, ale také řídí rychlost přísunu materiálu: jejich výstup je zpětnou vazbou regulátoru rychlosti dopravníku. Dávkovací váhy se vždy přizpůsobují požadavkům dané úlohy a řídicímu systému, který řídí pohyb navažovacího dopravníku. Sestavují se tedy na zakázku z jednotlivých modulů. 

Průmyslové váhy v sortimentu společnosti JSP

Průmyslové váhy byly do sortimentu společnosti JSP zařazeny teprve loni. Předcházela tomu dlouhá příprava: standardizování postupů při projektování, strojní a elektrotechnické montáži, programování atd. Několik pracovníků JSP prošlo náročným technickým školením. Již v prvním roce se podařilo získat tři významné zakázky, v nichž firma realizovala vše od návrhu a montáže až po oživení a kalibrace. Zde firma získala první cenné zkušenosti z praxe. O realizovaných projektech na semináři hovořil Ing. Roman Kratochvíl.

Prvním projektem bylo měření při zauhlování kotlů. Předmětem projektu byla instalace dvou pásových vah MSI, včetně demontáže starých vah a návrhu a instalace všech souvisejících komponent. Šlo při tom o stanovené měřidlo, vyžadující kalibraci a schválení ČMI.

Váhy mají váživost do 250 t/h. Dopravovaným materiálem je uhlí o zrnitosti do 40 mm. Dopravník je korýtkový, tříválečkový, s rychlostí 1,77 m/s. Projekt byl náročný také tím, že zařízení musí pracovat ve značně nepří­znivých podmínkách, ve velké prašnosti a za teplot od –20 do +40 °C.

Použity byly váhy MSI, snímač rychlosti pásu WS300 a převodník pro pásové váhy BW500 (obr. 4).

Druhým projektem bylo vážení těsta na dvou místech jednoho pásového dopravníku: na jednom místě se váží těsto bez tuku a na druhém těsto s tukem. Výsledkem je údaj o poměru tuku v těstě. Měření je důležité proto, že linka vyrábí trvanlivé pekařské produkty určené pro export do různých zemí, kde jsou různé zvyklosti a normy z hlediska obsahu tuku. V tomto případě byly instalovány deskové váhy WD600 (obr. 5), snímač rychlosti WS300 a vyhodnocovací jednotka Siwarex WP241. Výsledky se zobrazují na dotykovém operátorském panelu Simatic HMI TP700. Vše musí být v provedení splňujícím zvýšené požadavky na hygienu. Také v tomto případě museli konstruktéři řešit nedostatek vhodného místa pro instalaci: bylo třeba zvolit takové místo, aby měření neovlivňovaly ani řezací kotouče pro oddělování vzorku těsta na laboratorní rozbory, ani škrabka čistící pás.

Třetím projektem byla instalace zařízení pro vážení nádob prostřednictvím tenzometrických snímačů. Zákazník požadoval měřit hmotnost dvou různých nádob: první na alkalické roztoky o hmotnosti 2 300 kg a druhé na suspenzi iontoměničů o hmotnosti 200 kg. U obou nádob byly použity snímače Siwarex WL230, vždy po třech kusech, v uložení s kuličkou, a vyhodnocovací modul Siwarex WP231. 

Závěrem

Jak říká slogan firmy Siemens, vážení v průmyslu není o dodávkách techniky, ale o řešení problémů. Spolupráce firem Siemens a JSP vytváří předpoklady k tomu, aby zákazník dostal řešení úlohy přesně vyhovující jeho zadání a s co nejnižšími nejen pořizovacími, ale i celkovými náklady.

Petr Bartošík

Obr. 1. Sortiment vážicích buněk Siwarex WL200

Obr. 2. Pásové váhy Siemens-Milltronics MSI/MMI

Obr. 3. Průtokoměry sypkých látek Sitrans WF100, WF200 a WF250 s tenzometrickými snímači a Sitrans WF300 s vně umístěným snímačem LVDT

Obr. 4. Převodník pro pásové váhy Siemens-Milltronics BW500 vypočítává přepravní výkon, celkové přepravené množství, zatížení pásu a rychlost jeho pohybu

Obr. 5. Desková váha Siemens-Milltronics BW600 je určena pro vážení na dopravnících s plochým pásem v potravinářském průmyslu a dalších oborech s velkými požadavky na hygienu