• Povolanie
  • Kontakt
  • Emerson.com
  • Slovensky / Slovenská republika [zmeniť]

Novinky

Sedem spôsobov zvýšenia produktivity s prístrojmi na meranie tlaku
Na dosiahnutie prevádzkových cieľov musia závody konštantne vyrábať  na optimálnej úrovni. Úspešné zvládnutie výziev, ako sú minimalizácia údržby zariadení, maximálna prevádzkyschopnosť, variabilita výroby a rýchlejší nábeh, môžu znamenať ten povestný rozdiel medzi dosiahnutím výrobných a príjmových cieľov a zmeškaním termínov až stratou podnikania.

Tlak je jednou zo základných meraných veličín pri riadení takmer akéhokoľvek procesu a pri monitorovacej stratégii. Poskytuje dôležitý pohľad na stav a produktivitu prevádzky. Technológia merania tlaku pokračuje v ceste postupného prechodu z tradičného výhradne analógového merania na inteligentné vysielače, ktoré ponúkajú spoľahlivejšie a presnejšie meranie, rozšírené diagnostické možnosti a nové funkcie znižujúce potrebu údržby a výskyt porúch.

Tento článok ponúkne sedem spôsobov ako využiť napredovanie v oblasti snímania tlaku na získanie väčšej kontroly nad vašimi procesmi a na zvýšenie produktivity.

1. Využitie diagnostických možností na predĺženie bezporuchovosti
Vysielače tlaku sa používajú na jednoduché odčítanie hodnôt tlaku, ktoré informujú operátorov o stave procesu v akomkoľvek čase. S touto informáciou vedia inžinieri uskutočniť akékoľvek úpravy, aby proces prebiehal v rámci požadovaných špecifikácií.
Väčšina vysielačov tlaku obsahuje základnú diagnostickú sadu, ktorá oznámi operátorovi, keď je zariadenie pokazené alebo potrebuje servis. Hoci je táto informácia užitočná, umožňuje iba reaktívnu stratégiu údržby, ktorá môže mať za následok neplánovaný prestoj a prerušenie výroby.
Súčasné vyspelejšie vysielače vedia poskytnúť diagnostický pohľad nielen na stav vysielača, ale tiež na elektrické slučky a proces samotný a v prípade potreby tak spustiť proaktívny poplach. Operátori vedia potom bezprostredne reagovať a predísť prestojom. Medzi posledné najväčšie pokroky v možnostiach diagnostiky patrí:

  • Monitorovanie procesu – vysielače tlaku vedia snímať šum v pozadí prevádzkového procesu a detegovať odchýlky od normálneho stavu, ktoré môžu naznačovať upchaté impulzné vedenie alebo závažnejší prevádzkový problém ako sú napr. zaplavenie destilačnej kolóny, nestabilita plameňa alebo kavitácia čerpadla.
  • Monitorovanie slučiek – diagnostika môže monitorovať integritu elektrickej slučky spájajúcej prevádzkový prístroj s dispečingom a oboznamovať operátorov o akýchkoľvek nezrovnalostiach. Stavy, ako sú napr. výskyt vody v rozvádzačoch, korózia káblov, nestabilné napájanie alebo ľudské chyby, môžu vytvoriť iné cesty pre elektrický prúd alebo zvýšiť elektrické zaťaženie a viesť k poruchám.

2. Zvýšenie spoľahlivosti zjednodušením prepojenia na proces
Spôsob, akým je vysielač tlaku fyzicky prepojený s procesom, môže mať veľký vplyv na celkovú presnosť a spoľahlivosť merania. Jednoduché inštalácie často využívajú impulzné vedenie, ktoré je náchylné na presakovanie, upchatie, či zamrznutie. Komplexnejšie aplikácie, vrátane tých na zásobníkoch a meracích vetvách, môžu vyžadovať viaceré komponenty, zásahy do rozvodov a viac pripojení, ktoré môžu zvýšiť počet impulzných vedení až desaťnásobne.
Novšie vysielače tlaku sú k dispozícii v kompaktnom vyhotovení využívajúcom menej komponentov, sú jednoduchšie na inštaláciu a vyžadujú menej prevádzkovej údržby. Umožňujú spojenie v tesnej blízkosti, čo je spôsob inštalácie vedúci k oveľa presnejším meraniam.
V tradičných aplikáciách diferenčných tlakových prietokomerov eliminujú prietokové integrované montážne súčasti veľkú časť impulzného vedenia. Tieto prietokomery môžu nahradiť až do desať komponentov vrátane niekoľkých vysielačov, mnohých mechanických častí a nutnosti pripájania sa na potrubie. Tieto spomínané faktory prispievajú k presakovaniu, upchávaniu, zamŕzaniu a nepresnému meraniu. Montážny celok sa jednoduchšie a rýchlejšie inštaluje.
V aplikáciách merania výšky hladiny v zásobníkoch nahrádza impulzné vedenie elektronický vzdialený senzorový systém (na báze technológie diferenčného tlaku) s dvoma elektronicky pripojenými vysielačmi tlaku inštalovanými na vrchu a na spodku nádrže. Jedno zo zariadení vypočítava diferenčný tlak a posiela ho do riadiaceho systému prostredníctvom 4-20 mA HART signálu. Vzdialené senzory eliminujú impulzné vedenie a pridružené vplyvy prostredia a minimalizujú tak premenlivosť, redukujú potrebu údržby a zvyšujú presnosť merania a prevádzkovú produktivitu.

3. Eliminácia vyhrievania zvýši presnosť a zníži náklady
Získať presné a spoľahlivé výsledky merania v aplikáciách s extrémne horúcimi procesmi a nízkymi okolitými teplotami môže byť náročné. V horúcich procesoch sa vyhrievanie využíva na udržanie teploty horúcich a vysoko viskóznych kvapalín v impulzných vedeniach resp. kapilárach. V chladnom okolitom prostredí vyhrievanie zabezpečuje, že sa nespomalí časová odozva náplne meracieho prístroja a že impulzné vedenia a kapiláry nezamrznú.
Vyhrievanie môže nezanedbateľne navýšiť náklady a komplexnosť v akomkoľvek procese a vyžaduje si veľkú mieru údržby na zaistenie prevádzky. To sú dôvody, prečo sú aplikácie s vyhrievaním často náchylné na poruchy, čo v konečnom dôsledku vedie k nižšej produktivite, degradácii kvality a navýšeniu nákladov.
Nové riešenie na báze diferenčného tlaku využíva špeciálne tesnenie s väčším prevádzkovým teplotným rozsahom. Tesnenie je prevádzkyschopné v horúcejších ale aj chladnejších podmienkach ako tradičné vysielače. Vo vysielači sa nachádza prostredná membrána, ktorá oddeľuje dve rozdielne náplne s dvoma rôznymi optimálnymi prevádzkovými teplotami. V aplikáciách s vysokou teplotou je špeciálna náplň použitá iba v tesnej blízkosti horúceho procesu a náplň pre všeobecné použitie vypĺňa zvyšok pripojenej kapiláry. Takéto riešenie je nezávislé od vyhrievania a poskytuje spoľahlivejšie, presnejšie a rýchlejšie meranie v prípade, že sa podmienky stanú extrémnejšími.

4. Jednoduché a ekonomické pridávanie meracích bodov na zlepšenie prehľadu o procese
„Nedá sa ovládať niečo, čo nemeriate,“ je zvyčajná fráza v biznise a výstižne sa vzťahuje na svet priemyslu. Každopádne, v prevádzkach sa miera automatizácie procesu a jeho merania líši: v niektorých oblastiach sa nedá uskutočniť vôbec, niekde len manuálne s aktualizáciou raz za týždeň, inde sa predpokladá, že veličiny sú konštantné, hoci proces je dynamický a je známe, že veličiny sa menia.
Je niekoľko faktorov, kedy môže prevádzka prebiehať vedome alebo nevedome v nie úplne optimálnom stupni aplikácie automatizácie:

  • Priestorové obmedzenia – pridanie vysielačov alebo senzorov si vyžaduje disponibilné vstupy/výstupy v riadení
  • Rozpočet – káble, žľaby, inštalačné vedenia a ďalšia požadovaná infraštruktúra zvyšujú náklady
  • Poloha – vzdialené lokality môžu byť ťažšie dostupné alebo náročné na pripojenie
  • Dizajn – pohybujúce sa alebo rotujúce technické vybavenie je spravidla náročné z hľadiska pripojenia prevádzkových prístrojov

Bezdrôtová technológia tieto tradičné bariéry prekonáva a umožňuje rýchlu a ekonomickú inštaláciu dodatočných meracích bodov. Poskytuje presné a stabilné meranie potrebné na minimalizáciu kolísania a maximalizáciu produktivity. Paul Kinne, hlavný operátor v Chevrone, implementoval bezdrôtovú technológiu vo svojej prevádzke len za tri hodiny. Získal tým spoľahlivé merania nastrekovania pary na ôsmich staniciach a eliminoval nadmernú spotrebu pary.
Inštalácia a implementácia bezdrôtových zariadení zaberie o 75% menej času ako káblové riešenia a kapitálové výdavky spojené s bezdrôtovou technológiou sú o 42% nižšie. Navyše, väčší prehľad získaný dodatočnými bodmi monitorovania tlaku napomáha k predĺženiu životnosti zariadení a zlepšuje ukazovateľ návratnosti investície.

5. Kompenzácia merania prietoku ochraňuje profit
Diferenčný tlak je bežná metóda merania prietoku plynov, pary a stlačiteľných kvapalín. Meranie na báze diferenčných tlakov samo o sebe však neberie do úvahy dynamicky sa meniace podmienky procesu, ktoré môžu znížiť presnosť a opakovateľnosť merania prietoku a viesť k poruchám. To môže byť obzvlášť problematické v kritických aplikáciách ako materiálová bilancia, kalibrácia a tok pary.
Vysielač viacerých veličín umožňuje kompenzáciu meniaceho sa stavu procesu meraním nielen diferenčného, ale aj absolútneho tlaku a teploty. Vysielač meria prietok 22-krát za sekundu a dynamicky kompenzuje vyše 25 rôznych parametrov. Poskytuje tým vyššiu kontrolu nad procesom a výrazne zlepšuje presnosť merania prietoku. Zabezpečí sa tak správny odpočet prepraveného množstva produktu a následná fakturácia.

6. Prevádzkovanie bližšie k žiadanej hodnote na lepšie riadenie nestálosti procesu
Žiaden proces neprebieha v ideálnom ustálenom stave. Fluktuácie v prevádzkových podmienkach, výkyvy v prísune vstupných materiálov, denné a sezónne zmeny v prostredí, to všetko môže viesť k stratégiám riadenia, ktoré majú v konečnom dôsledku širšie tolerancie okolo žiadanej hodnoty v regulačnom obvode. To sa samozrejme môže prejaviť v zníženej efektivite a produktivite výrobných jednotiek.
Dynamické zmeny procesov je možné presne merať prostredníctvom vysoko presných prístrojov, čím sa zabezpečí prevádzka bližšie okolo žiadanej hodnoty.
Toto sú tri kľúčové vlastnosti, ktoré pomôžu určiť presnosť a opakovateľnosť merania tlaku:

  • Referenčná presnosť popisuje najlepšiu presnosť prístroja v dokonalých laboratórnych podmienkach, kde sú tlak a teplota konštantné. Vysielače tlaku sú dnes k dispozícii s referenčnou presnosťou na úrovni 0,025%. Pre aplikácie merania prietoku sú v ponuke špeciálne tlakové vysielače, ktoré sú navrhnuté tak, aby udržali stanovenú presnosť v širšom prietokovom rozpätí.
  • Celková predpokladaná chyba popisuje inštalovanú presnosť tlakového vysielača na základe referenčnej presnosti a chybu vyplývajúcu zo zmien pri statickom tlaku a okolitej teplote.
  • Stabilita je parameter popisujúci rozsah v akom sa môže zmeniť výstup merania vysielača v stanovenom časovom horizonte. Ak má napríklad tlakový vysielač špecifikovanú stabilitu 0,15% a 15 rokov, znamená to, že v priebehu 15 rokov zaznamená jeho merací výstup maximálnu odchýlku merania 0,15%. Takýto prístroj si vyžaduje menej kalibrácií a poskytuje lepšiu opakovateľnosť v priebehu svojej životnosti.

Tlakové vysielače s vyššou presnosťou sa podieľajú na nižšej nestálosti procesu merania, prevádzkujú sa bližšie okolo žiadanej hodnoty a pomáhajú znižovať mieru vyrobených nepodarkov a prácu navyše.

7. Štandardizácia na bežných prevádzkových platformách na optimalizáciu rozpočtu
Rozsah technológie na meranie tlaku, z ktorého majú operátori na výber, aby mohli prevádzkovať výrobu na optimálnej úrovni, je obrovský, čo v princípe sťažuje život najmä technickému personálu zodpovednému za chod prevádzkových prístrojov. Každý prístroj si môže vyžadovať unikátnu špecifikáciu, inštaláciu, kalibráciu, prevádzku, údržbu a servis. Vo všeobecnosti, čím viac rozličných prístrojov sa v prevádzke nachádza, tým viac je potrebné investovať do školení, nástrojov a skladových zásob. Udržiavanie niekoľkých platforiem prevádzkových prístrojov je nielen nákladné, ale vytvára aj zložitosť, ktorá môže byť potom dôvodom častejších ľudských chýb, procesných porúch a výpadkov výroby.
Ak výrobný závod harmonizuje svoju koncepciu, zaobstarávanie, inštaláciu, uvádzanie do prevádzky, ako aj školenia a údržbu prostredníctvom štandardizácie na jednej technologickej platforme, získava tým efektivitu a znižuje svoje náklady. Pokrokové platformy sú škálovateľné a umožňujú hospodárne nakladanie s prístrojmi: jedna séria prevádzkových prístrojov môže ponúkať modely so širokou škálou špecifikácií, zariadenia, ktoré merajú naraz tlak, výšku hladiny a prietok, majú k dispozícii pokročilú diagnostiku, bezdrôtovú komunikáciu a vysielacie členy spĺňajúce potreby mnohých typov aplikácií.

Zhrnutie
Vyspelá technológia merania tlaku dáva viac kontroly nad prevádzkou tým, že ponúka širší pohľad na miesta merania a väčší prehľad o procese a konektivite. Dnešné vysoko spoľahlivé vysielače tlaku dávajú technickému personálu v prevádzke väčšie sebavedomie a viac informácií o procese potrebných k správnemu rozhodovaniu. Minimalizujú kolísanie procesu, predlžujú životnosť technických prostriedkov a dobu bezporuchovej prevádzky a využívajú novú technológiu, ktorá napomáha prevádzke splniť stanovené ciele v oblasti produktivity a príjmov.

Publikované v ATP Journal 11/2015