Nádoby na míchání - monitoring a řízení účinnosti míchání

Inline monitoring účinnosti míchání v nádobě s hřídelí a pomocí míchadel Rheonics inline měřič viskozity a hustoty

Vývoj viskozity v reálném čase během míchání a detekce konečného produktu

Rheonics procesní viskozimetr SRV or Rheonics procesní hustota a viskozimetr SRD mohou být instalovány na různých místech výrobního procesu. Použití senzoru v nádobě může být přínosem pro výrobu především sledováním změny viskozity v průběhu procesu míchání. Sledování viskozity během míchání umožňuje operátorovi optimalizovat a vyhnout se přemísení nebo časově závislé degradaci produktu. To umožňuje úsporu energie a času, protože obsluha může definitivně vidět, kdy bylo dosaženo konečného produktu. To lze vidět na vzorových datech SRV na obrázku 1, když naměřená viskozita dosáhne požadovaného rozsahu nastavení (zelená).

Monitoring homogenita a rovnoměrnost míchání

Sekundárně může hluk při měření viskozity během míchání indikovat nehomogenitu. Obrázek 1 ukazuje ukázková data SRV, kde se hluk v datech snižuje s postupem míchání, poté se po dosažení nastavené hodnoty dále snižuje, dokud hluk viskozity procesní kapaliny nezůstane v toleranci (zelená oblast). Proto hodnoty SRV z míchacích nádob mohou indikovat kvalitu míchání a následně kvalitu nebo životnost kejdy, protože nadměrné zpracování může vést k degradaci kejdy.

Detekce problémů s mícháním

A konečně, instalace senzoru v mixéru umožňuje detekci nahromadění aglomerátů, bublin nebo jiných artefaktů v nádrži. Odchylky od procesní obálky mohou indikovat shluky a bubliny. Odchylka výše obecně označuje pevné artefakty a odchylky níže označují bubliny. (V této ukázkové datové sadě nejsou uvedeny žádné odchylky tohoto druhu.)

Obrázek 1: Ukázka procesních dat z SRV v míchací nádobě. Zelená označuje nastavenou hodnotu a oblast tolerance. Modrá je individuální měření viskozity. Černá je vyhlazená viskozitní data.

Kontinuální vs. přerušovaná měření

Použití snímačů viskozity v míchacích nádobách lze provádět kontinuálně nebo přerušovaně. Zatímco maximální informace lze získat instalací sondy na plný úvazek do míchací nádoby, existují případy použití, které vyžadují pravidelné vzorkování.

Nepřetržité monitoring procesu míchání

Tato možnost je pro většinu situací nejjednodušší a poskytuje operátorovi nejvíce informací. Výhody kontroly kvality této možnosti jsou dvojí: 1) probíhající měření, která lze v kterémkoli časovém bodě porovnat s měřením off-line: snížení potřeby měření off-line a 2) jakékoli potenciální problémy lze okamžitě detekovat. Řízení procesu založené na kontinuálním měření viskozity pomocí SRV lze přísně kontrolovat, aby se zabránilo překmitům viskozity, které by mohly zkazit šarži nebo segment kontinuálního procesu. S daty z celé doby zpracování mohou být vlastnosti směsi vždy známy a systém je od ruky.

Přerušované monitoring smíšeného produktu

V některých procesech je žádoucí provádět přerušovaná měření s SRV v míchací nádobě. Důvody pro to mohou zahrnovat: pečlivě předepsané vzorce proudění tekutiny, které může narušit i malý senzor; nemožnost instalovat senzor do míchací nádoby (když lopatky šrotují všechny povrchy a montáž z víka není možná); vysoká ohybová síla na senzoru (kapaliny s vysokou viskozitou – řešení existují v Rheonics portfolio pro vysokoviskózní míchání); potřeby čištění (nános produktu na senzorech); snížení dopadu (vícefázové procesy s velkými agregáty); nebo průmyslové standardní protokoly. Při přerušovaném monitorováníoring, je důležité poznamenat dobu měření, ať už proudící nebo statické prostředí, a při porovnávání měření proudícího prostředí je třeba dbát na to, abyste sondu vložili do stejné oblasti proudění.

Umístění instalace

Instalace Rheonics inline viskozimetr lze provádět z víka, ze strany, ze dna nebo v recirkulační lince. Níže uvedená tabulka objasňuje, které situace míchání vedou k doporučení každé z nich.

Inline viskozimetr a hustoměr v nádrži a linkách míchacích procesů

Rheonics Inline senzory pro viskozitu a hustotu mohou být instalovány v nádržích a recirkulaci pro sledování procesu míchání ve formách, nápojích a dalších průmyslových odvětvích.

Obrázek 2: Umístění instalace směšovací nádrže (tipy pro výběr umístění viz Tabulka 1).

Informace o produktu pro každé umístění instalace naleznete zde: Rheonics inline viskozimetr a hustoměr v nádrži a recirkulační lince pro míchací procesy. Dále, při přerušovaném testování je často nejpraktičtější vložení sondy shora, protože ji lze instalovat/vyjímat během procesu míchání.

Tabulka 1: Přiblížené pohledy a doporučení pro polohy senzorů z obrázku 2.

Ne.	Kdy použít	nevýhody
1. Dlouhé zasunutí shora	Míchací rotor je ve spodní části a stírá boky. Poškozuje agregáty s vyšší hustotou než kapalina.	Variabilita hladiny v nádrži, pokud se dávka a procesní kapalina v průběhu času snižují.
2. Zapuštěná instalace	Umožňuje velký míchací rotor, skvělý pro kapaliny s nízkou viskozitou bez přilnavosti ke stěně. Kompatibilní s hygienickým designem.	Postupy čištění nebo míchání, které zahrnují škrabky na stěny.
3. Dlouhá Tri-Clamp vložení na stěnu	Vkládá sondu do nejlépe smíšených oblastí v kapalinách s efekty stěn, jako je adheze a mezní vrstvy.	Menší rotor potřeboval použít dlouhou sondu ve výšce rotoru. Senzor je náchylnější k poškození při vyjímání rotoru nebo jiných součástí z nádrže.
4. Instalace se závitem na stěnu	Ideální, když nádrž již má NPT závitové porty.	Ne vždy hygienické. Pokud je Weldolet příliš dlouhý, může se vytvořit kolem horní části snímací oblasti.
5. Dlouhá instalace zespodu	Při obavách z hustotního gradientu nebo neúplného promíchání. Je žádoucí detekovat pevné shluky, které se potopily.	Pokud jsou pevné shluky dostatečně velké a těžké, je tato pozice zranitelná. Může také způsobit problémy s čištěním.
6. Instalace se závitem do potrubí	Pokud má reaktor předepsané vzory proudění, neměly by být narušeny v samotné míchací nádobě.	Je třeba vzít v úvahu velikost potrubí. Když není recirkulační potrubí, může to být pouze „kontrola“ poté, co je produkt již v pohybu k dalšímu provozu jednotky.
7. Dlouhá vkládací závitová instalace do trubkového kolena	Úzké trubky, 2” a méně. Umožňuje sondu v průtokovém poli bez obav z usazování. Nemusí to být ohyb v horní části trubky. Skvělé pro materiály, které mají tendenci na zařízení tuhnout.	Vyžaduje ohyb. Když není recirkulační potrubí, může to být pouze „kontrola“ poté, co je produkt již v pohybu k dalšímu provozu jednotky.

Obrázky 3, 4 a 5 demonstrují konkrétní instalace směšovacích nádrží s centrálním rotorovým mísičem na obrázku 3 a vysokorychlostním mísičem se škrabkou na obrázku 4. Na obrázku 5 je znázorněno uspořádání pro přerušované testování. Toto v žádném případě není úplný seznam, ale uvádí několik běžných instalací míchacích nádob.

Obrázek 3: Instalace do směšovací nádrže

Obrázek 4: Instalace do vysokorychlostního mixeru a disolveru.

Obrázek 5: Instalace přerušovaného monituoring systém, kde lze sondu v případě potřeby spustit do mixéru.

Řízení procesů a automatizace

Mít plnou znalost postupu míchání a homogenity systému z monitoring Měření viskozity v reálném čase představuje příležitost postupně upravovat vstupní kapaliny tak, aby se přizpůsobily podmínkám. Po dlouhodobém používání může procesní inženýr vytvořit očekávanou procesní obálku, viz obrázek 6, na základě dat nalezených v předchozích cyklech senzoru. Tato očekávaná obálka umožňuje operátorům vědět, zda se viskozita vyvíjí normálně, a umožňuje provést úpravy, pokud se objeví obavy, aniž by čekali na úplné promíchání. To pomáhá včas zachytit rozdíly v surovinách. V příkladu znázorněném na obrázku 6 se viskozita vyvíjí po dobu 10 hodin míchání. Aktuální běh je zobrazen modře a člověk může být upozorněn, že aktuální běh probíhá abnormálně pouze po několika hodinách, což umožňuje operátorovi provést včasné úpravy a ušetřit hodiny času na zpracování.

Obrázek 6: Tečkované červené čáry tvoří očekávanou obálku procesu. Předchozí běhy a jejich průměrné hodnoty jsou zobrazeny šedě. Žádaná hodnota s danou tolerancí je znázorněna zelenou oblastí. Pro aktuální běh (modrá) lze abnormální vývoj viskozity detekovat již po 200 minutách.

Vliv viskozity na rychlost míchání

Hodnoty viskozity se mění s průtokem u nenewtonovských kapalin citlivých na smyk a zvýšení viskozity může snížit průtok při stejném množství míchání. To je třeba vzít v úvahu při interpretaci vašich výsledků.

Průběžná kontrola kvality

Údaje o aktuálních podmínkách v nádrži a jejich vztahu k výslednému produktu mohou poskytnout operátorům jistotu, že off-line kontroly projdou kontrolou kvality, a v konečném důsledku umožní operátorům větší důvěru ve finální produkty mají také trvale správné vlastnosti. Zahrnutí datových bodů získaných ze standardních měření kontroly kvality (např. Brookfield, Zahn nebo jiné manuální testy) může operátorům pomoci zjistit, jak odchylky v těchto měřeních korelují s měnícími se hodnotami SR-Sensor. Vzhledem k tomu, že snímače SR nezasahují do procesu, lze ruční testy provádět jako obvykle a lze provést empirickou korelaci mezi ručním testem a viskozitou snímače SR. Taková korelace bude muset být jedinečná pro každou vyráběnou tekutinu. V optimálním případě může odchylka ve viskozitě SR-Sensor dokonce upozornit obsluhu na potřebu ručního testu kontroly kvality (testy spouštěné událostmi).

Výběr SR-senzoru

U obou SR-senzorů je třeba dbát procesních požadavků na bezpečnost výbuchu, hygienickou bezpečnost, bezpečnost potravin a Clean in Place (CIP). Když jsou vyžadovány certifikace bezpečnosti proti výbuchu Rheonics nabídek SR-senzory s certifikací ATEX a IECEx. Pro hygienickou a potravinářskou/farmaceutickou bezpečnost SR-senzory s certifikací EHEDG od Rheonics jsou doporučeny. Po instalaci lze SR-Sensors použít k indikaci čistoty procesní linky a Optimalizujte systémy Clean in Place (CIP). a 3-A certifikováno Rheonics SR-senzory můžete si být jisti, že ve svém procesu zachováte plnou shodu s hygienickými standardy CIP. Pokud musí být senzory vyjmuty kvůli čištění (např. prasat). Zatahovací SR-senzory lze použít. Senzory SR nevyžadují žádnou údržbu, žádné pohyblivé části, těsnění kov-kov a žádný polymer potřebný pro provoz, což z nich činí snadný doplněk k jakémukoli procesu pro zlepšení kontroly a kvality.

Pro volbu mezi SRD a SRV v míchacích nádobách poskytuje SRD uživatelům další informace o jejich procesu, konkrétně hustotu kapaliny nad viskozitu a teplotu měřenou SRV. Protože hustota a viskozita jsou fyzikálně příbuzné vlastnosti, hustota může poskytnout včasné zjištění neočekávaného zvýšení viskozity. Při měření SRD však mohou bubliny, nízká rychlost a velké kapky v systému zvýšit šum v naměřených hodnotách. Pokud je tedy při použití SRV v datech velké množství šumu, SRD se nedoporučuje a SRV by se mělo nadále používat.

Procesní připojení obou senzorů je přizpůsobitelné vašemu procesu. K dispozici jsou proplachovací, krátké a dlouhé sondy a různá procesní připojení a lze je prozkoumat zde: Instalace SRV a SRD.