Mikrotalasna tehnologija i oprema za merenje vlažnosti i gustine peleta
Industrijsko merenje jezgra i površine drvenih peleta ''inline'' i ''at-line'' metodama
Inline protok: TEWS bubanj prečnika 124 mm sa senzorima, foto: TEWS
| Precizno merenje vlage peleta je od presudnog značaja u skoro svakoj fazi procesa proizvodnje. Pelet ne sme biti previše vlažan ili suv, a njegova specifična gustina mora da bude precizno utvrđena. Protočni i tačno automatizovani sistemi za merenje vlage omogućuju kontinuirano prilagođavanje proizvodnog procesa, što garantuje visoki kvalitet proizvoda, smanjenu količinu otpadnog materijala, potrošači su zadovoljniji, velike su uštede energije i obezbeđuje se prilagodljivost industrijskim normama. |
Uloga osoblja kontrole kvaliteta u fabrici peleta je da proveri i obezbedi merljive podatke za proizvodno odeljenje, da im omoguće da zadovolje ili čak premaše ciljne sprecifikacije proizvoda uz minimalne troškove. Sistemi koji se u velikoj meri oslanjaju na ručno ili poluautomatsko prikupljanje podataka za merenje ne mogu u dovoljnoj meri da na vreme smanje varijabilnost inputa. Takođe, takvi sistemi zahtevaju više rada.
Ukoliko se proizvođač ne pridržava striktno specifikacije proizvoda, otpada ima više. Kada su peleti suviše vlažni, kvalitet proizvoda je umanjen i brzina same proizvodnje ne može da se optimizuje. Kada je previše suv, može da se zaglavi u uređaju. Kvalitet strada kada se vrše korekcije na opremi, kao što su sušenje i brzina transportera, na osnovu netačnih, nepotpunih ili starih podataka, ili kada su podaci o količini vlage urađeni samo u konačnoj fazi procesa, pred samo pakovanje u džakove. Merenje vlažnosti piljevine/drvnih čestica na početku procesa proizvodnje i vlažnosti peleta na kraju linije su dva ključna inputa za kontrolu kvaliteta.
Industrijski korisnici i fizička lica očekuju da proizvod zadovolji sve specifikacije date od strane proizvođača, a pelet kupuju na osnovu težine. Proizvodi sa visokim procentom vlage imaju nisku toplotnu moć po jedinici težine i mnogo je skuplji transport, u poređenju sa suvim peletom. Peleti sa različitom gustinom, samim tim i nejednakom toplotnom moći, može da stvori poteškoće za male i velike korisnike podjednako. Na primer, vlasnici kućnih peći sa minimalnom automatizacijom mogu da imaju poteškoće sa regulisanjem toplote. Podrazumeva se da se potrošač požali, a povraćaj proizvoda predstavlja odliv resursa preduzeća.
Takođe je važno napomenuti da se potrošnja energije smanjuje kada prilikom sušenja rezultati dosegnu željenu vlagu. Sušare su sastavni deo linija za proizvodnju peleta i automatske promene se mogu ostvariti u procesu sušenja samo onda kada se koriste kontinualni brzi sistemi merenja vlage, u kombinaciji sa automatizovanim kontrolnim uređajima.
Metode merenja vlažnosti i gustine peleta
Trenutno, za merenje tačne vlažnosti i gustine u industriji drvnih peleta, postoje tri tipa merenja i sistema uređaja: 'inline' sistemi, 'at-line' instrumenti i prenosni sistemi (bypass).
'Inline' sistemi kombinuju senzore velike brzine za merenje vlažnosti sa brzim procesorima i analizatorima podataka koji računaju i trenutne vrednosti vlage i temperaturu proizvoda u određenom intervalu. Procesori su umreženi i pružaju čitav niz izlaza kako bi omogućili direktnu kontrolu uređaja koji koriste analogne ili digitalne izlaze na kompjuterizovanim kontrolnim sistemima. Oni takođe omogućavaju analizu i čuvanje podataka. Male snage rezonancije senzora mikrotalasa su posebno efikasne u merenju osnovne vlažnosti nezavisno od mase, u datim frekvencijama koje premašuju i nekoliko hiljada puta u sekundi.
'At-line' i laboratorijski instrumenti koristeći rezonanciju mikrotalasne tehnologije, omogućavaju izuzetno tačne i trenutne rezultate merenja vlage i gustine peleta na osnovu uzoraka. Često se koriste kao alat za verifikaciju tačnosti merenjem 'inline' rednim sistemom. Takođe se koriste kao podrška razvoja i testiranja proizvoda.
Bypass sistemi su naročito efikasni pri merenju specifične gustine, kao dodatak merenju vlažnosti. Ovde se koristi cevasti rezonator sa mikrotalasnim senzorima čiji mikrotalasi prodiru u prikupljeni uzorak. Procesor se može programirati da kontroliše ventile za preusmeravanje peleta iz glavnog konvejera ili odvodnih cevi prenosom u određene otvore kako bi popunili šupljine (npr. pneumatski ili putem sonde). Kada je merenje završeno, sistem oslobađa uzorak nazad u glavni tok. Pun ciklus punjenja senzora, merenja i oslobađanja peleta traje malo više od jednog minuta. Učestalost uzimanja uzoraka je u potpunosti progamirana. Bypass senzori se prvenstveno koriste za precizno određivanje specifične gustine, bitne komponente za toplotnu moć output-a. Analogni izlazi su u mogućnosti da kontrolišu uređaje koji mogu da utiču na gustinu, kao što su prese za pelet.
Pelet turbina, foto: TEWS
| 'Inline' sistemi zasnovani na najčešće korišćenom infracrvenom svetlosnom zračenju (NIR) ne mogu da mere vlažnost samog jezgra peleta jer NIR svetlosni zraci deluju samo na vlažnost u površinskom sloju. Pored toga, boja i ambijentalno svetlo takođe utiču na te signale (impulse). Rezonantna mikrotalasna tehnologija male snage prevazilazi ovo u potpunosti, prodirući skroz u unutrašnjost drvnog peleta. Osim toga, komora sa senzorima funkcioniše kao rezonator, sa zidovima koji su konstruisani tako da održavaju mikrotalase, stvarajući obrazac talasa u stanju mirovanja kada je senzor prazan (u rezonanciji). |
Mikrotalasna rezonantna tehnologija se zasniva na interakciji između talasa i molekula vode u drvnim peletima. Tokom ovog procesa, senzor, kao što je planarni senzor velike brzine, pravi slabo mikrotalasno polje i konstantno analizira frekvenciju rezonancije senzorskog sistema skeniranjem frekvencija mikrotalasa. Ako se peleti kreću u mikrotalasnom polju, promene u rezonantnoj frekvenciji se javljaju i njegova amplituda je navlažena. Veza između frekvencijskog pomeranja i navlaživanja u ovom kontekstu je mera gustine sadržaja vode u procentima i na taj način se kompenzuje za sve efekte gustine. Ovaj odnos predstavlja ono što se naziva mikrotalasna vrednost vlage, što opet predstavlja najbitniju vlažnost, vlažnost jezgra. Apsolutni sadržaj vlažnosti u materijalu (procenat mase proizvoda) se proračunava korišćenjem početne kalibracije u odnosu na standardne referentne metode kao što su peći za sušenje, brzi analizer vlage i Karl-Fišerova titracija.
Patentirana metoda rezonatora je razvijena od strane kompanije TEWS elektronik, Hamburg, Nemačka i zasniva se na merenju prigušenja i smena frekvencija kao dva odvojena parametra. Ovo dozvoljava merenje vlage nezavisno od mase ili gustine proizvoda. Više od 25 godina, TEWS elektronik isporučuje precizne sisteme za merenje vlage za drvnu industriju.
Lokacije merenja
- Strend iverje se može meriti pre i posle sušare, za merenje i kontrolu procesa sušenja koristeći ‘inline’ planarni senzor, koji je instaliran pod uglom ili u ravni sa bočnim zidom otvora. Takve instalacije zahtevaju ugradnju senzora u kolenastom preklopu ili prenosivoj tabli (panelu) kako bi se olakšali pregled i čišćenje.
- Privremeno skladištenje drvnih čestica u silosu pre vlaženja omogućava kontinuelno merenje vlage pomoću planarnog senzora velike brzine, koji se nalazi pri dnu silosa kako bi obezbedio očitavanja vlažnosti onda kada je silos samo delimično pun. Senzor mora biti ugrađen i na vratima sa šarkama ili na prenosivom panelu (tabli) kako bi olakšali poništenje, pregled i čišćenje.
- Nakon vlaženja strugotine ili drvnih čestica, ‘inline’ senzor meri vlažnost neprekidno. Senzor bi trebalo da bude pod uglom ili u ravni sa bočnim zidom otvora, kada je nagnut.
- Između mlina čekićara, sušare i prese su lokacije gde su kontinuelna merenja vlažnosti vrlo bitna i senzor je lak za ugradnju. Instalacija zahteva ugaoni nosač kako bi se obezbedila pokrivenost senzora sa pomeranjem proizvoda.
- Na mestima za pakovanje robe, konačna vlažnost i gustina mogu se ispitati za završnu kontrolu kvaliteta. Ovde postoji mogućnost ‘at-line’ merenja vlažnosti koristeći laboratorijsku opremu i ‘inline’ planarne senzore. Na ovim lokacijama bypass senzori su od posebnog značaja jer oni mogu meriti specifičnu gustinu finalnih peleta i obezbeđuju određeni broj izlaza (output-a) na presama za pelet, u cilju kontrolisanja gustine.
*inline – u liniji
*at line – na liniji
Autor: Paul Jadot
Pripremila: Anđela Obradović
Izvor: biomassmagazine.com
