Niveaumåling Tank- og silovejning Gravimetrisk niveaumåling er en af de mest præcise metoder til beholdningsmåling. Den høje præcision er særligt fordelagtig ved måling af tørvarer af høj værdi, væsker og selv gasarter. Da vejecellerne er placeret uden for tanken, er det den perfekte løsning til måling af aggressive, varme, frosne, ikke-fritflydende eller ikke-selvnivellerende materialer. Tankvejning og silovejning foretrækkes i mange anvendelser også af andre årsager. På grund af systemdesignet skal operatørerne aldrig håndtere de materialer, der vejes. Det gør det næsten udelukket, at de lagrede materialer forurenes. Derudover er vejeresultatet uafhængigt af tankens form, det materiale, der vejes, og procesparametre som temperatur og materialets viskositet. Et veldesignet og korrekt installeret system stiller meget lave krav til vedligeholdelse og har en lang levetid. Med vedligeholdelse og kalibrering typisk én gang årligt vil en tankvægt ved moderat brugsomfang have flere årtiers sikker drift til beholdningsmåling og vejning. Her i dokumentet forklarer vi nærmere om fordelene ved tank- og silovejning samt punkter til optimering. Indhold 1 Fordele ved gravimetrisk niveaumåling 2 Design af tankvægte 3 Installation af tankvægte 4 Vejeterminaler og transmittere 5 Vedligeholdelse 6 Resume 7 Yderligere materialer
1 Fordele ved gravimetrisk niveaumåling Gravimetrisk niveaumåling giver en meget effektiv beholdningsstyring. Det skyldes primært, at gravimetrisk beholdningsmåling foretaget på tankene er uafhængig af mange påvirkninger, som andre teknologier skal tage højde for. Tankdesignet kan optimeres til det materiale, der skal måles. På den måde giver gravimetrisk beholdningsmåling en høj fleksibilitet i produktionen. Materialer og andre procesparametre som temperatur, viskositet, massefylde og tryk kan ændres uden at nødvendiggøre ny kalibrering og justering af sensorer. adgang til siloen eller direkte kontakt med materialet som ved andre teknologier. Al vedligeholdelse kan udføres uden kontakt med materialet eller tanken indvendigt. Hygiejnen i tanken kan optimeres og der er lav risiko for forurening. Frit valg af tankmateriale Producenterne har mulighed for at vælge optimale tankmaterialer og overfladekvaliteter uden tab af præcision. Det forenkler designfasen og konstruktionen af tanke og siloer til levnedsmidler. Nøjagtighed Den gravimetriske metode giver den bedste nøjagtighed kombineret med høj fleksibilitet til beholdningsmåling over lang tid. Selv helt enkle systemer har præcisionsniveauer på 1 procent eller bedre. Nøjagtigheden kan være helt op til 0,1% eller bedre af den konkrete belastning i et optimeret system. Ingen anden teknologi til beholdningsmåling på tanke giver en så præcis materialeanvendelse. Kapacitet Enkelte vejeceller og vejemoduler tilbydes fra få kilo til flere hundrede ton. Multiple celler eller moduler kan installeres under én tank, så man dækker en nettokapacitet på flere hundrede ton. Ujævnheder Vejecellerne kan integreres i komplette vejemoduler med fabrikstilpasset overbelastningssikring. Dedikerede mekanismer beskytter vejecellerne mod beskadigelse fra vindpåvirkning under belastning. Tanken kan beskyttes mod at vælte i tilfælde af jordskælv eller stærk vind. Stabilisatorer beskytter vejecellerne mod vrid fra påvirkning af blandere inde i tanken. Hygiejne Gravimetrisk beholdningsmåling kræver ingen direkte produktkontakt med sensoren. Der kræves ikke særlig Fleksibel i brug og altid præcise resultater Tankvejning giver en høj grad af fleksibilitet i vejeprocessen. Vejeresultatet er uafhængigt af: Tankens form: Gravimetrisk beholdningsmåling kan anvendes med tanke i alle faconer, og det muliggør optimering af materialeflowet, samtidig med at alle krav af hensyn til sensorer opfyldes. Målt materiale: Gravimetrisk beholdningsmåling er uafhængig af materialet. Metoden kan anvendes med væsker, højviskose væsker, malede materialer, klæbrige bulkvarer, skum, etc. Ændringer i materialet nødvendiggør ikke omkalibrering eller skift af sensorer, og det gør metoden meget fleksibel. Det er muligt at måle indløb af forskellige materialer i batch eller blandingsprocesser. Procesparametre: Ændringer i temperatur, tryk, massefylde og viskositet påvirker ikke resultatet. Gravimetrisk niveaumåling fungerer altid. En enkelt måleteknologi til hele processen Mulighed for én fælles teknologi til niveau- og massemåling til hele processen. Det reducerer uddannelsesbehovet hos operatører og vedligeholdelsesmandskab i funktionalitet, kalibrering og begrænsninger i forhold til anvendelse af mange forskellige sensorteknologier. 2 METTLER TOLEDO - Hvidbog - Beholdningsmåling
Lang levetid og lav vedligeholdelse Gravimetriske sensorer og de såkaldte vejeceller stiller lave krav til vedligeholdelse. De kræver mindre kalibrering end mange andre teknologier til beholdningsmåling. Afhængigt af miljøforholdene, korrekt installation og beskyttelse, kan vejecellerne fungere i drift i årtier uden ydelsestab. 2 Design af tankvægte METTLER TOLEDO Compression Weigh Modules Med vejemoduler er det let at konvertere næsten alle tanke, tragte eller siloer til en vægt. De har alle krævede funktioner for at opnå præcision på vejecellerne samt sikker drift, blandt andet mulighed for drift ved forskellige temperaturer. Der er to typer vejemoduler: Compression weigh modules (komprimering) er designet, så tanken eller en anden konstruktion kan monteres oven på vejemodulerne. Tension weigh modules (træk) er designet, så tanken eller en anden konstruktion kan hænge fra vejemodulerne. Anvendelse af vejemoduler til komprimering eller træk afhænger af den konkrete anvendelse. Diagrammet herunder viser en oversigt over generelle designovervejelser, der er afgørende for valg af modultype. METTLER TOLEDO Tension Weigh Modules Designovervejelser Compression Weigh Modules Tension Weigh Modules Gulvplads Kræver tilstrækkelig gulvplads i forhold til tankenes størrelse. Kan kræve frirum omkring tankene. Kræver ingen gulvplads og kan ophænges, så der er fri adgang under tanken. Konstruktionsmæssige begrænsninger Vægtgrænse Justering af vejeceller Gulvets bæreevne kan kræve ekstra forstærkning eller specialinstallation for at bære vægten af en fyldt tank. Generelt ubegrænset. Jævn vægtfordeling opnås automatisk med trepunktsunderstøtning og bliver proportionalt sværere at opnå ved antal vejemoduler ud over fire. Designet kan være forskelligt og gulvets eftergivning, eksisterende støttebjælker og tankens størrelse, form og tilstand skal tages i betragtning. Den overliggende konstruktions/loftets bæreevne kan kræve ekstra forstærkning eller specialinstallation for at bære vægten af en fyldt tank. Vejemoduler til træk fås op til 10t. Det samt de konstruktionsmæssige overvejelser begrænser træksystemernes kapacitet. Cellejusteringen vil ikke variere væsentligt, da trækstænger og anden understøttelse udligner de fleste udsving. 3 METTLER TOLEDO - Hvidbog - Beholdningsmåling
En tankvægts understøttelse skal være så stabil som muligt, og udsving skal være ens for alle støttepunkter. For høj ustabilitet kan bevirke, at indløbs- og udløbsrør lukker, så der bliver fejl på linjen. Ujævnt fordelte udsving kan bevirke gentagelses-, linearitets- og nulreturfejl på grund af krybning. I ekstreme tilfælde kan det bevirke en overbelastning af de celler, der er placeret på de mest solidt understøttende dele. Antal vejemoduler I en eksisterende installation afgør antal understøttelser antal vejemoduler. Hvis en tank har fire ben, kræves fire vejemoduler. Ved nye installatiioner foretrækkes et trepunktssystem til understøttelse. Ved at bruge et trepunktssystem sikres en korrekt vægtfordeling på vejemodulerne. Hvis vind, væskebevægelser eller seismiske belastningsfaktorer forekommer, kan det være nødvendigt at understøtte tanken fire eller flere steder for at opnå tilstrækkelig stabilitet og sikre tanken mod at vælte. Designovervejelser ved kalibrering Kalibreringsmetoden skal fastlægges før designet påbegyndes, da der er tre forskellige metoder, der påvirker designet af tanke og siloer. Kalibering ved fuld kapacitet med certificerede vægte og garanteret overensstemmelse med nationale standarder sikrer størst præcision og lavest risiko. Metoden anvendes ved vejning af kostbare materialer, eller hvor det ikke er muligt at fylde tanken op til fuld kapacitet med materialer, der skal lagres i vand. Trinvis kalibrering foretages ved brug af vægte på 20% af fuld kapacitet. Efter første kalibreringstrin tages vægtene af og erstattes med vand eller andet egnet medie til en vægt på 20% af fuld kapacitet. I andet kalibreringstrin tilføjes vægtene igen for at nå op på 40%. I tredje trin erstattes vægtene igen med vand. Herefter tilføjes igen vægte op til 60%. Proceduren gentages op til 100% af fuld kapacitet. METTLER TOLEDO CalFREE metoden giver en rimelig præcision uden brug af vægte på stedet. Den faktiske kalibrering af vejecellerne udføres i produktionen. Afvigelsen fra test i forhold til normer måles og registreres. De enkelte vejeceller, der kan benyttes med CalFree, leveres med afvigelsesværdier. En tilpasset vejningselektronik konfigureres på stedet ifølge værdierne som erstatning for kalibrering med vægte. Kalibrering til fuld kapacitet og trinvis kalibrering kræver beslag til placering eller ophængning af vægte med ligelig fordeling på tanken. Anvendelse af CalFree metoden kræver vægttransmittere eller vejeterminaler samt mulighed for indtastning af afvigelsesværdier for vejecellerne. 4 METTLER TOLEDO - Hvidbog - Beholdningsmåling
3 Installation af tankvægte Tankvægtens præcision og sikkerhed afhænger af korrekt installation og kalibrering. Vi anbefaler brug af dummyvægte under svejsning af konstruktionen og ved montering af tanken for at undgå skade som følge af overbelastning eller strømløb gennem vejecellen. Dummy vejeceller kan også bruges ved støbning af fundamenter til vejemodulerne. Vi anbefaler initiel kalibrering med mindst 20% af fuld belastning ved brug af certificerede vægte, der overholder nationale standarder. Trinvis kalibrering eller ved fuld belastning udføres, hvis der er tale om værdifulde materialer eller høj risiko ved fejlvejning. Det anbefales, at teknikere med erfaring i vejeteknologi foretager den initielle installation og kalibrering for at sikre en optimal præcision og sikkerhed. Den indledende kalibrering skal certificeres med et dokument udstedt af et certificeret organ. Dokumentet bekræfter korrekt installation og kalibrering fra driftsstart. 4 Vejeterminaler og transmittere Simple vejeterminaler viser vægten. Transmitterne overfører vejningsresultatet via serielt interface eller Fieldbus til PLC eller ERP. Avancerede vejeterminaler viser og overfører dog ikke kun vejeresultater. De spiller også en vigtig rolle med hensyn til at levere præcise resultater, hvis de er udstyret med avanceret filterteknologi, der udligner effekten af væskebevægelser, vibrationer i omgivelserne og påvirkning fra blandere. Et vedligeholdelsesdiagnosesystem advarer operatøren om mulige forestående fejl. Funktionen beskrives i næste afsnit. Terminaler med METTLER TOLEDO CalFREE muliggør kalibrering uden vægte. Det kan spare installations- og reparationsomkostninger ved anvendelser med lav nøjagtighed, der ikke kræver overholdelse af standarder. 5 Vedligeholdelse Regelmæssig vedligeholdelse af vejeudstyr anbefales. 1-års intervaller ved 20% fuld belastning er passende for mange installationer. Vedligeholdelsesplanen bør dog altid tage udgangspunkt i en grundig risikoanalyse, der indregner effekten af ukorrekte resultater, minimumsvægt og råvareomkostninger. METTLER TOLEDO stiller testede og professionelle metoder til rådighed til fastlæggelse af den optimale kalibrering. Ved regelmæssige vedligeholdelsesinspektioner kontrollerer eksperter vejecellernes tilstand, tilslutningsbokse, kabler og terminaludstyr. De udfører ligeledes belastningstest med certificerede vægte, der overholder nationale standarder, og rekalibrerer modulerne efter behov. Med et minimum af vedligeholdelse kan en tankvægt normalt fungere i problemfri drift i flere årtier. Avancerede vejeterminaler og transmittere gør det muligt at forudsige vedligeholdelsesbehovet, da de løbende kontrollerer signaler fra vejecellerne for unormalt input. I tilfælde af uregelmæssigheder informeres operatøren. I ekstreme tilfælde kan de erstatte en defekt vejecelle elektronisk, indtil den kan udskiftes. 5 METTLER TOLEDO - Hvidbog - Beholdningsmåling
6 Resume Gravimetrisk niveaumåling med tankvægte er en af de mest præcise metoder til beholdningsmåling. Metoden giver størst mulig frihed til at optimere tankene i forhold til materiale og proces og samtidig sikre en høj fleksibilitet i forhold til materialevejningen. Optimal hygiejne og procesfleksibilitet er automatiske fordele ved tank- og silovejning. Parametre som materialetemperatur, massefylde og viskositet påvirker ikke resulaterne, og det er ikke nødvendigt at omkalibrere systemet og udskifte sensorer ved skift af materialer og opskrifter. Fleksibiliteten giver også en bedre omkostningseffektivitet. Valget mellem vejemoduler til komprimering eller træk samt det krævede antal vejemoduler afhænger af anvendelsesformål og aktuel brug. Ved nye systemer foretrækkes vejemoduler af trepunktsdesign af hensyn til en jævn vægtfordeling. Andre procesparameter kan stille krav om flere understøtningspunkter. Tank-/silovejemoduler kræver kun lidt vedligeholdelse. Et korrekt designet system, der arbejder ved normale miljøbetingelser, kræver kun afprøvning og kalibrering en gang om året og sikrer pålidelig drift gennem flere årtier. Med gravimetrisk måling kan samme teknologi benyttes til alle tanke og mange andre steder i produktionslinjen. METTLER TOLEDO tilbyder et komplet produktsortiment, vejemoduler, installation og vedligeholdelsesrådgivning i form af teknisk dokumentation og serviceprodukter. 7 Yderligere materialer METTLER TOLEDO tank- og silovejningssystemer www.mt.com/tank-weighing METTLER TOLEDO Vejningsmoduler www.mt.com/weighmodules Download udførlig teknisk dokumentation www.mt.com/ind-system-handbook www.mt.com/ind-food-productivity-guide2 For yderligere oplysninger Mettler-Toledo A/S Naverland 8 2600 Glostrup Telefon +45 43 27 08 00 Med forbehold for tekniske ændringer 03/2012 Mettler-Toledo AG MarCom Industrial