Měření hladiny a tlaku v papírenském průmyslu

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o., se specializuje na dodávky měřicí techniky pro průmyslové provozy, zejména techniky k měření polohy hladiny kapalin a sypkých látek, rozhraní mezi nemísícími se kapalinami a k měření tlaku. Společnost mj. nabízí přístroje a systémy vyhovující specifickým požadavkům nejrůznějších odvětví průmyslu. Přístroje uživateli poskytují spolehlivé údaje o poloze hladiny měřeného produktu, tj. jeho množství, a tlaku bez ohledu na druh média. Společnost dodává měřicí techniku pro jakékoliv odvětví průmyslu včetně poskytnutí bezplatného technického poradenství, vypracování návrhu měřicího řetězce, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka.

Tento článek popisuje měření polohy hladiny a tlaku v papírenském průmyslu.

Přístroje společnosti Vega, kterou v České republice a na Slovensku zastupuje společnost Level Instruments CZ – Level Expert, poskytují spolehlivé údaje o množství, výšce hladiny a tlaku téměř jakéhokoliv měřeného média, a vyhovují tedy náročným požadavkům ve všech etapách výroby papíru: při výrobě celulózy, zpracování starého papíru, měření množství papírenských chemikálií a také při měření hladiny v papírenském stroji.

V papírenském průmyslu pracují měřicí systémy v mimořádně nepříznivých provozních podmínkách – jsou také vystaveny mimo jiné silné abrazi a silným tlakovým rázům. Snímače tlaku s kovovou membránou ani piezorezistivní senzory nejsou za těchto provozních podmínek dostatečně odolné a schopné vydržet dlouhodobý provoz. Případná porucha by ale měla za následek přerušení výroby a z toho plynoucí ztráty. 

Měření polohy hladiny dřevní štěpky

Dřevní štěpka je dopravována dopravními pásy do skladovacích sil o výšce až 25 m, kde je dočasně skladována pro následné zpracování. Sila se naplňují a vyprazdňují v dávkách. Během procesu plnění se vytváří značné množství prachu a materiál tvoří násypné kužely, které se při vyprazdňování zhroutí a tvoří tzv. výsypné kužely. Spolehlivé měření hladiny je zde nutností k zajištění dodávek pro následné procesy a usnadnění plánování logistiky.

K měření polohy hladiny se zde používají radarové hladinoměry Vegapuls 69 (obr. 1, obr. 2). Energie a úhel paprsku vyzařovaného radarem jsou závislé na dvou faktorech: frekvenci a vyzařovací charakteristice antény. Anténa o stejné velikosti při vyšší frekvenci signál zaostří lépe. Radarový hladinoměr Vegapuls 69 pracuje s frekvencí 79 GHz a anténou o průměru 75 mm. Vyzařovací úhel hladinoměru je jen 4° a tím je dosaženo spolehlivého a přesného měření. Vyzařovací paprsek hladinoměru o frekvenci 79 GHz lze nasměrovat tak, aby se vyhnul veškeré vnitřní instalaci a nánosům na stěně zásobníku.

K zobrazení měřené hodnoty a nastavení snímače na patě zásobníku, tedy na místě, které je na rozdíl od střechy sila snadno a bezpečně přístupné, je určen zobrazovací a nastavovací modul Vegadis 82 (obr. 3). Vyznačuje se snadno čitelným displejem s prostým textem a grafikou. Obsluha čtyřmi tlačítky je díky jasně strukturovanému menu velmi jednoduchá. Pouzdro může být z plastu, hliníku nebo korozivzdorné oceli, stupeň krytí je IP66 nebo IP67, provozní teplota od –20 do +70 °C. 

Měření polohy hladiny ve skladovacích silech

K udržení nepřetržitého chodu papírenského mlýna je zapotřebí velké množství připraveného materiálu. Tento materiál je uložen ve vysokých skladovacích silech, která jsou vybavena míchadly, jež zajišťují homogenitu zásob. Teplý materiál uvnitř vytváří velké množství páry a vzhledem k procesům čerpání a míchání je hladina materiálu značně turbulentní. Spolehlivé měření polohy hladiny zajišťuje nepřetržité dodávky materiálu a zabraňuje chodu míchadel nasucho.

Jako ochrana proti chodu míchadla nasucho se používá hydrostatické měření hladiny snímačem Vegabar 82 s čelní keramickou membránou. Snímač se umísťuje za kulovým kohoutem, který umožňuje výměnu snímače při poruše bez toho, že by bylo nutné celé silo vyprázdnit.

Pro bezúdržbové a bezkontaktní měření polohy hladiny se využívá radarový hladinoměr Vegapuls 64. Jeho výhodou je to, že spolehlivě měří i v prostředí s výskytem páry a vzhledem k dobrému zaostření paprsku je možné eliminovat vliv usazenin na stěně sila. 

Měření rozdílu tlaků v sušicím válci

Zbytková vlhkost papírového pásu je odstraněna parními ohřívacími válci v sušicí části papírenského stroje. Při procesu sušení je páře odebíráno teplo. Ochlazená pára kondenzuje a vytváří na vnitřních stěnách válce tenkou vrstvu kondenzátu. Tato vrstva ovlivňuje přenos tepla na papír a musí být nepřetržitě odstřeďována sifonováním. Správná úroveň přenosu tepla ze sušicího válce na papír je monitorována měřením tlaku na vstupu i na výstupu a elektronickým vyhodnocováním jejich rozdílu (obr. 4). Spolehlivé měření tlaku zajišťuje nepřetržité bezproblémové provozování zařízení. V tomto případě je ve srovnání s běžným měřením tlakové diference elektronické vyhodnocení rozdílu tlaků výrazně levnější a spolehlivější, protože nejsou třeba impulzní potrubí a kapiláry přivádějící tlak k diferenčnímu tlakoměru.

Tlakoměry zde měří rozdíl do 50 kPa při provozním tlaku 200 až 300 kPa a teplotě +95 až +150 °C. Kromě vysokých teplot musí snímače odolávat také velké vlhkosti. Také zde jsou vhodným řešením snímače tlaku Vegabar 82. 

Měření úrovně hladiny v odvzdušňovači

Důležitým prvkem před nátokovou skříní papírenského stroje je zásobní odvzdušňovač (obr. 5). Zde se vakuem odstraňuje veškerý vzduch obsažený v buničině, aby se zajistil konstantní a plynulý chod papírenského stroje. Pro efektivní činnost musí být zásobní odvzdušňovač vždy zaplněn na předem určenou úroveň s milimetrovou přesností. Tím je dopravní čerpadlo chráněno před během nasucho.

Také zde se používá řešení s elektronickým vyhodnocením rozdílu tlaků u dna odvzdušňovače a na jeho vrcholu. Výhodou je zejména snadná montáž bez upevňovacích konzol a kapilárních trubek. 

Snímače tlaku Vegabar

Snímače využívají ověřený modulární koncept PlicsPlus, který je již mnoho let využíván u všech snímačů od firmy Vega. Všechny snímače tlaku jsou vyvíjeny a zdokonalovány ve vlastním vývojovém oddělení společnosti Vega a vyráběny v jejím výrobním závodě v Schiltachu v Německu. Také měřicí buňky Certec se vyrábějí v tomto závodě. Výrobna v Schiltachu zaručuje, že snímače jsou vyráběny těmi nejlepšími technologiemi. Velký důraz je při tom kladen na ochranu životního prostředí, která je rozhodující již od výběru materiálů, v průběhu výroby, při provozu snímačů i při jejich likvidaci.

Snímač Vegabar 82 Vegabar (obr. 6) je nejvšestrannější snímač z řady Vegabar 80 a má nejširší oblast použití: vyhovuje požadavkům až 80 % všech úloh měření tlaku. Je vybaven měřicí buňkou Certec s keramickou membránou a s kapacitním senzorem. Horní hranice měřicího rozsahu je 6 MPa, což výrazně rozšiřuje možnosti použití, např. v ropném a plynárenském průmyslu, kde je měření tlaků do 6 MPa běžné. 

Závěr

Všechny dodávané přístroje vyhovují příslušným českým i evropským normám a jejich spolehlivost je ověřena dlouholetým provozem u nás i v zahraničí. Mnoho let zkušeností umožňuje pracovníkům společností Vega Grieshaber i Level Instruments CZ – Level Expert porozumět specifickým požadavkům daného odvětví a správně na ně rea­govat.

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert je připravena dodat měřicí techniku pro jakékoliv průmyslové odvětví, a to včetně bezplatného technického poradenství, vypracování návrhu řešení, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka. 

(LEVEL INSTRUMENTS CZ – LEVEL EXPERT, s. r. o.)

Obr. 1. Měření polohy hladiny v sile s dřevní štěpkou

Obr. 2. Radarový hladinoměr Vegapuls 69

Obr. 3. Zobrazovací a nastavovací modul Vegadis 82

Obr. 4. Elektronické vyhodnocování rozdílu tlaků v sušicím válci

Obr. 5. Měření polohy hladiny v odvzdušňovači před nátokovou skříní papírenského stroje

Obr. 6. Snímač tlaku Vegabar 82