Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Snímače teploty od společnosti Banner Corp. umožnily slévárně Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguss snížit roční spotřebu plynu pro předehřívání licích pánví o 25 %.
Slévárna Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguss sídlí v německém městě Mülheim an der Ruhr. Byla založena v roce 1811 a má 700 zaměstnanců. Vyrábějí se zde odlitky pro turbíny, lodní motory a větrné elektrárny. Nejmenší odlitky mají hmotnost 10 t, největší 200 t. Tekutý kov je z udržovací pece vlit do licích pánví a následně jeřábem transportován k formám, kde dochází k vlastnímu odlévání. Výroba litinových odlitků je energeticky velmi náročná.
Předehřívání licích pánví
Pro to, aby pánve odolaly působení horké litiny o teplotě 1 200 °C, jsou opatřeny žáruvzdornou šamotovou vyzdívkou. Ta je schopna odolat vysokým teplotám, ovšem pouze v případě, že nárůst teploty je pomalý, jinak popraská. Hutníci vědí, že horký kov nikdy nesmějí nalít do studené pánve. Proto jsou licí pánve předehřívány plynovými hořáky na teplotu mezi 800 a 1 000 °C (obr. 1).
Staří hutníci byli velmi zkušení a dokázali odhadnout, zda už je pánev dostatečně předehřátá, položením ruky na její vnější povrch. I přes jejich zkušenosti však předehřev pánve trval velmi dlouho a náklady na plyn byly značné. Uplatněním automatizovaného předehřevu je možné ušetřit velké množství paliva a zkrátit dobu ohřevu. Má-li však být provoz plynových hořáků regulován, je nutné znát teplotu v pánvi.
Měření teploty pyrometry
Původně bylo uvažováno měřit teplotu pyrometrem, kterým by se měřila teplota uvnitř pánve. Pyrometry jsou velmi přesné a spolehlivé, ale pro daný účel poměrně drahé a citlivé na nepříznivé podmínky – jejich instalace a ochrana jsou proto relativně složité. Pyrometry je totiž nutné umístit tak, aby „viděly“ dovnitř pánve – tzn. do místa s velmi nepříznivými pracovními podmínkami.
Alternativa: infračervený snímač teploty
Inženýři společnosti Turck navrhli slévárně alternativní řešení: použití infračerveného snímače teploty T-Gage, který namísto vnitřní teploty sleduje teplotu povrchu pánve, a inteligentní software poté extrapolací stanoví teplotu uvnitř. Tímto postupem je dosahováno nejistoty do 15 °C, což je pro danou úlohu zcela dostačující. Instalace snímače je mnohem jednodušší, protože snímač je odolnější a lze jej umístit na lépe chráněné místo. I přesto je vzhledem k nepříznivým podmínkám ve slévárně chráněn speciálním kovovým pouzdrem s možností ofuku objektivu snímače stlačeným vzduchem, který brání usazování prachu. Kryt s ofukem dodala také společnost Turck jako příslušenství ke snímačům teploty.
Na odlévací lince slévárny je instalováno šest infračervených teploměrů T-Gage M18TIP14Q. Jsou umístěny u jeřábové dráhy tak, aby jeřáb s pánví kolem jednoho z nich přejel vždy, když je to třeba. Vedle každého snímače teploty je umístěn ultrazvukový snímač přiblížení T30UXDBQ8, který detekuje přítomnost pánve a spouští proces měření teploty (obr. 2). Analogový signál snímačů teploty a vzorkovací signál z ultrazvukových snímačů přiblížení jsou přenášeny pomocí systému distribuovaných I/O BL20 s protokolem Modbus TCP k řídicímu počítači slévárny, kde jsou zpracovávány systémem řízení výroby. Systém přesně ví, kdy je která pánev zapotřebí a jakou má teplotu. Tyto informace dostává i obsluha jeřábu, která má k dispozici ovládací panel, jenž jí zobrazuje umístění všech pánví, jejich teplotu a předpokládané použití. Obsluha tedy ví, které pánve je třeba zahřát a kdy. Studená pánev potřebuje delší dobu ohřevu než ta, která byla právě použita. Optimalizací procesu vyhřívání se slévárně podařilo snížit spotřebu plynu na předehřev pánví o 25 %.
Jan David,
Obr. 1. Plynové hořáky předehřevu licích pánví (licí pánev stojí vpravo dole)
Obr. 2. Ultrazvukový snímač přiblížení a infračervený snímač teploty umístěné vedle dráhy jeřábu