Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Moderní snímače: výhody na první pohled

Ušetřit náklady – po tom vždy toužil každý provozovatel výrobního zařízení a dnes to platí ještě více než dříve. Při nákupu provozního přístrojového vybavení často hraje nejdůležitější úlohu pořizovací cena, ačkoliv obvykle tvoří jen asi třetinu celkových provozních nákladů přístrojové techniky. Zbytek jsou náklady na projektování měřicího místa, instalaci snímače, jeho údržbu, opravy, kalibraci, testování a verifikaci. Poptávka je po takových měřicích zařízeních, která umožňují přesně měřit provozní veličiny a optimalizovat výrobní procesy, a přitom jsou jejich celkové provozní náklady po celou dobu života co nejmenší.
 
Koncepce Proline
Společnost Endress+Hauser nabízí průtokoměry koncepce Proline, které umožňují přesně měřit průtok, optimalizovat výrobní procesy a v důsledku toho šetřit výrobní náklady. Všechny průtokoměry koncepce Proline mají jednotné ovládání, společné komponenty a náhradní díly, stejně jako jednotná zobrazovací, obslužná a testovací zařízení. To přináší rozsáhlé možnosti úspor při provozu výrobních zařízení. K dispozici jsou průtokoměry pracující na všech pěti běžně používaných měřicích principech: Coriolisovy, magnetickoindukční, ultrazvukové, vírové a termické snímače. Modulární koncept spojuje kompaktní čidla, přizpůsobená dané úloze a v různých cenových kategoriích, s převodníky vhodnými pro všechny oblasti použití v průmyslové výrobě. Možnost kombinovat různé komponenty přináší všestrannou použitelnost přístrojů. Modularita zaručuje, že uživatel dostane vždy právě to, co skutečně potřebuje. Tři druhy průtokoměrů této koncepce mohou být používány v zařízeních s úrovní funkční bezpečnosti SIL 2: Coriolisův (Promass), magnetickoindukční (Promag) a vírový (Prowirl). Do bezpečnostních zařízení vnášejí vysokou míru flexibility. Konstruktérům jsou snadno dostupné všechny údaje potřebné k vypracování návrhu bezpečnostního zařízení a výpočtu SIL, což jim šetří čas i peníze.
 

Úsporný návrh měřicího místa

Významné možnosti úspor se nabízejí již při výběru vhodného průtokoměru a navrhování měřicího místa. V této fázi je zvláště důležité zvolit pro danou úlohu ten nejvhodnější snímač, protože správný výběr snímače později šetří náklady na jeho údržbu. Správně zvolený snímač s dostatečnou přesností navíc šetří další náklady, které by jinak byly způsobeny ztrátami výrobních surovin a energie.
 
Společnost Endress+Hauser má pro spolehlivý a rychlý návrh měřicího místa softwarový nástroj zvaný Applicator (obr. 1). Tento nástroj umožňuje vybrat vhodný průtokoměr nebo jiný provozní přístroj a jeho velikost optimální pro danou úlohu.
 
Nezanedbatelné jsou také úspory vzniklé takovým návrhem průtokoměru, který minimalizuje tlakové ztráty při měření. Každý uspořený pascal tlakové ztráty znamená menší náklady na dopravu média. V úlohách, které nejsou s ohledem na tlakovou ztrátu kritické, může použití přístroje s menším jmenovitým rozsahem přinést zlepšení přesnosti a zmenšení pořizovacích nákladů.
 
Pomocí nástroje Applicator je automaticky vytvořena kompletní dokumentace měřicího místa, kterou lze snadno začlenit do dokumentace projektu celého výrobního zařízení.
 

Měřicí technika šetří energii

Tlaková ztráta na měřicí cloně clonového průtokoměru je při průtoku 1 600 m3/h 95 kPa. Pro to, aby čerpadlo překonalo tuto ztrátu, musí být jeho příkon větší přibližně o 42 kW. Při ceně proudu 10 centů za 1 kW·h a průměrné době provozu 100 dní za rok představují roční náklady na elektrickou energii 10 tisíc eur (pozn. red.: ceny v ČR jsou srovnatelné s uvedeným příkladem, lze počítat s průměrnou cenou 2,25 Kč/kW·h). Moderní průtokoměry mají naproti tomu malou tlakovou ztrátu nebo žádnou tlakovou ztrátu nezpůsobují. Zvláště vhodné řešení je ultrazvukový průtokoměr s příložnými senzory. Při měření není proudění média nijak ovlivňováno, průtokoměr lze nainstalovat bez zásahu do technologického zařízení a tlaková ztráta je pochopitelně nulová. Navíc odpadají všechny dodatečné provozní náklady spojené s odstávkou zařízení při dodatečné montáži snímače nebo jeho výměně. Společnost Endress+Hauser nabízí průtokoměr Prosonic Flow 93 (obr. 2). Lze jej použít v prostředí s nebezpečím výbuchu a lze jej připojit k běžným průmyslovým komunikačním sběrnicím. Je možné jej instalovat na kovové i plastové potrubí se jmenovitou světlostí DN 15 až DN 4 000.
 

Úspory při uvedení do provozu

V moderních výrobních zařízeních je nainstalováno množství typů snímačů, z nichž každý se naneštěstí většinou ovládá jinak. Právě zde se projeví výhody jednotného konceptu. Průtokoměry Proline se nastavují jednotným nástrojem Quick-Setup. Díky tomu je jejich uvedení do provozu snadné a rychlé a také údržba je bez problémů. Bez významu nejsou ani úspory při školení techniků a obsluhy zařízení. Jednotný a v praxi osvědčený koncept obsluhy navíc vede k markantnímu snížení pravděpodobnosti chybného nastavení snímače.
 

Úspory nákladů za provozu

Modulární, jednoduché a flexibilní: tři klíčová slova, která jsou pro uživatele stále důležitější. Tři trendy, s nimiž koncepce Proline počítá. Uživatel může ze standardních modulů vždy sestavit vhodný snímač, dokonce i do prostředí s nebezpečím výbuchu. Modulární koncepce nešetří jen prostor ve skladu, ale í také spoří náklady a zvyšuje dostupnost zařízení. Ze standardních modulů lze vytvořit množství kombinací snímačů, dokonce i se speciálními vlastnostmi, které by jinak musely být drženy skladem.
 

Validace pro farmaceutickou výrobu

Validace výrobních zařízení, předepsaná ve farmaceutické výrobě, představuje také velkou položku v rozpočtu celkových nákladů na zařízení. Automatickým vytvořením úplné dokumentace pro instalační a operační kvalifikaci odpadají uživateli značné výdaje spojené s přípravou dokumentace pro validaci. Běžné náklady na jeden provozní snímač při validaci výrobního zařízení jsou přibližně 1 500 eur.
 
Co je pro letadlo „černá skříňka“, je pro průtokoměr Proline vestavěná paměť, v níž jsou bezpečně uloženy všechny parametry přístroje. Při servisním zásahu může být nastavení snímače snadno přeneseno na nový snímač; stejně snadno lze uložené nastavení parametrů přenést na jiné měřicí místo. Výsledkem je úspora času a zlepšení spolehlivosti zařízení. Díky jednoduché multiplikaci nastavení parametrů trvá uvedení nového snímače do provozu maximálně třicet minut.
 

Náklady na rekalibraci

Při výměně senzoru mohou být kalibrační data pořízená senzory na akreditovaném kalibračním zařízení snadno přenesena do již existujícího snímače. Rekalibrace, jejíž cena by byla ve stovkách eur, je tak zcela nepotřebná.
 
V mnoha zařízeních je nutné pravidelně testovat bezchybnou funkci a přesnost snímačů, ať už to nařizují interní předpisy, nebo obecně platné normy a vyhlášky. Pomocí nástroje Fieldcheck je možné intervaly testů prodloužit, nebo dokonce některé testy vynechat. V těchto případech je Fieldcheck finančně velmi zajímavým a efektivním nástrojem. Všechny testy je možné realizovat přímo na zařízení, tzn. bez nákladů na demontáž snímače a přerušení provozu.
 

Úspory díky optimalizaci procesů

Při provozu technologických zařízení jsou nejdůležitějšími požadavky kladenými na průtokoměr garantovaná přesnost a dlouhodobá stabilita. Ale pozor: není přesnost jako přesnost. To, za co je uživatel ochoten zaplatit, je přesnost měření v praxi. Například u velmi přesných Coriolisových průtokoměrů (obr. 3) je třeba brát ohled na to, že přesnost se udává za referenčních podmínek, kdežto v praxi je nutné počítat se změnami teploty a tlaku, které mají na měření podstatný vliv. Průtokoměry Promass se mohou pochlubit velkou odolností k vysoké teplotě i tlaku a imunitou proti mechanickému napětí v potrubí. To umožňuje výrobní proces řídit na hranici zatížení, s maximálním výnosem a bez jakýchkoliv omezení bezpečnosti zařízení a výrobního procesu.
 
Jak je popsáno v článku na str. 52, firma Endress+Hauser Flowtec instalovala ve svém závodě v Reinachu (Švýcarsko) nejpřesnější kalibrační trať pro průtokoměry na světě. Díky ní mohou mít provozní průtokoměry Endress+Hauser zaručenou přesnost měřené hodnoty ±0,05 %. Zvláště ve farmaceutickém průmyslu, kde se ceny surovin pohybují v řádech milionů eur za kilogram, se investice do přesného průtokoměru rychle vrátí. Každé zlepšení přesnosti měření při dávkování, plnění nebo míchání drahých surovin a léčivých substancí podstatně snižuje ztráty, a tím i výdaje za suroviny.
 

Závěr

V době tlaku na snižování nákladů jsou modulární přístroje s jednotnou koncepcí, jako jsou průtokoměry Proline, zdrojem značného potenciálu úspor během celé doby jejich technického života. Navíc významně zvyšují bezpečnost a spolehlivost zařízení.
 
Kerstin Löffler,
 
 
Obr. 1. Nástroj Applicator pomáhá při výběru vhodného snímače
Obr. 2. Ultrazvukový průtokoměr Proline Prosonic Flow
Obr. 3. Coriolisův hmotnostní průtokoměr Proline Promass 83 I
Obr. 4. Vírový průtokoměr Proline Prowirl 72/73 je vhodný zvláště pro měření průtoku plynů a páry