Mengvaten - monitororing en het regelen van de mengefficiëntie

Inline monitororing van de mengefficiëntie in een vattank met as en mengers met behulp van Rheonics inline viscositeits- en dichtheidsmeter

Realtime viscositeitsontwikkeling tijdens het mengen en detectie van eindproducten

Rheonics procesviscositeitsmeter SRV or Rheonics procesdichtheid en viscositeitsmeter SRD kan op verschillende locaties in het productieproces worden geïnstalleerd. Het gebruik van de sensor in het vat kan de productie ten goede komen, voornamelijk door de viscositeitsverandering te zien terwijl het mengproces vordert. Door de viscositeit te zien tijdens het mengen, kan de operator overmenging of tijdsafhankelijke productdegradatie optimaliseren en voorkomen. Dit bespaart energie en tijd, omdat de operator definitief kan zien wanneer het eindproduct is bereikt. Dit is te zien in de voorbeeld-SRV-gegevens in Afbeelding 1, aangezien de gemeten viscositeit een gewenst setpointbereik (groen) bereikt.

Monitoring homogeniteit en uniformiteit van het mengen

Ten tweede kan ruis in viscositeitsmeting tijdens het mengen duiden op inhomogeniteit. Afbeelding 1 toont voorbeeld SRV-gegevens waarbij de ruis in de gegevens afneemt naarmate het mengen vordert, en nadat het setpoint is bereikt, blijft afnemen totdat de viscositeitsruis van de procesvloeistof binnen de tolerantie blijft (groene regio). Daarom kunnen de SRV-metingen van mengvaten de kwaliteit van het mengen aangeven en vervolgens de kwaliteit of levensduur van de slurry, aangezien oververwerking kan leiden tot slurrydegradatie.

Problemen met mengen detecteren

Ten slotte maakt sensorinstallatie in een mixer het mogelijk om de opbouw van agglomeraten, bellen of andere artefacten in de tank te detecteren. Afwijkingen van de procesenvelop kunnen duiden op klonters en bellen. Afwijkingen van bovenaf duiden doorgaans op vaste artefacten, en afwijkingen van onderaf duiden op bellen. (Er worden geen afwijkingen van dit soort getoond in deze voorbeelddataset.)

Figuur 1: Voorbeeldprocesgegevens van SRV in mengvat. Groen geeft setpoint en tolerantiegebied aan. Blauw is individuele viscositeitsmetingen. Zwart is gladgestreken viscositeitsgegevens.

Continue vs. Intermitterende metingen

Het gebruik van viscositeitssensoren in mengvaten kan continu of met tussenpozen worden gedaan. Hoewel de maximale informatie kan worden verkregen door de sonde permanent in het mengvat te installeren, zijn er use cases die periodieke bemonstering vereisen.

Continue bewakingoring van het mengproces

Deze optie is de gemakkelijkste optie voor de meeste situaties en geeft de operator de meeste informatie. De kwaliteitscontrolevoordelen van deze optie zijn tweeledig: 1) doorlopende metingen die op elk gewenst moment kunnen worden vergeleken met offline metingen: de noodzaak voor offline metingen wordt verminderd en 2) eventuele potentiële problemen kunnen onmiddellijk worden gedetecteerd. Procescontrole op basis van continue viscositeitsmeting met de SRV kan strak worden gecontroleerd om viscositeitsoverschrijdingen te voorkomen die een batch of een segment van een continu proces zouden kunnen bederven. Met gegevens van de volledige verwerkingstijd kunnen de mengseleigenschappen altijd bekend zijn en is het systeem hands-off.

Intermitterende monitororing van gemengd product

In sommige processen is het wenselijk om intermitterende metingen uit te voeren met de SRV in het mengvat. Redenen hiervoor kunnen zijn: zorgvuldig voorgeschreven vloeistofstroompatronen die zelfs door een kleine sensor kunnen worden verstoord; onvermogen om een sensor in het mengvat te installeren (wanneer de bladen alle oppervlakken schrapen en montage vanaf het deksel niet mogelijk is); hoge buigkracht op de sensor (vloeistoffen met een hoge viscositeit – er bestaan oplossingen in Rheonics portfolio voor mengen met hoge viscositeit); reinigingsbehoeften (productopbouw op sensoren); impactreductie (multifaseprocessen met grote aggregaten); of industriestandaardprotocollen. Bij intermitterende monitoringoringHet is belangrijk om de meettijd in acht te nemen, ongeacht of de omgeving in een stromende of statische omgeving is. Ook moet er op worden gelet dat de sonde in hetzelfde stromingsgebied wordt geplaatst bij het vergelijken van metingen in een stromende omgeving.

Installatielocaties

Installatie van Rheonics inline viscometer kan worden gedaan vanaf deksel, zijkant, onderkant of in een recirculatielijn. De onderstaande tabel verduidelijkt welke mengsituaties leiden tot de aanbeveling van elk.

Inline viscometer en dichtheidsmeter in mengprocessen, tanks en leidingen

Rheonics Inline-sensoren voor viscositeit en dichtheid kunnen in tanks en recirculatiesystemen worden geïnstalleerd om het mengproces in de gieterij-, dranken- en andere industrieën te volgen.

Figuur 2: Locaties voor de installatie van mengtanks (zie Tabel 1 voor tips voor de locatiekeuze).

Productinformatie voor elke installatielocatie vindt u hier: Rheonics inline viscositeitsmeter en dichtheidsmeter in tank en recirculatielijn voor mengprocessenBovendien is het bij het uitvoeren van intermitterende tests vaak het meest praktisch om de sonde van bovenaf in te brengen, omdat deze tijdens het mengproces kan worden geïnstalleerd/verwijderd.

Tabel 1: Ingezoomde weergaven en aanbevelingen voor de sensorposities uit Figuur 2.

Nee.	Wanneer te gebruiken	Nadelen
1. Lang inbrengen vanaf de bovenkant	Mengrotor zit onderaan en schraapt de zijkanten. Beschadigt aggregaten met een hogere dichtheid dan vloeistof.	Variabiliteit van het tankniveau als de batch- en procesvloeistof in de loop van de tijd wordt verminderd.
2. Inbouwinstallatie	Maakt grote mengrotor mogelijk, geweldig voor vloeistoffen met een lage viscositeit zonder wandhechting. Hygiënisch ontwerp compatibel.	Reinigings- of mengprocedures waarbij wandschrapers worden gebruikt.
3. Lang Tri-Clamp plaatsing op de muur	Onderzoekt de best gemengde gebieden in vloeistoffen met wandeffecten zoals hechting en grenslagen.	Kleinere rotor nodig om lange sonde op rotorhoogte te gebruiken. Sensor is gevoeliger voor schade bij het verwijderen van rotor of andere componenten uit de tank.
4. Installatie met schroefdraad op de muur	Ideaal wanneer de tank al NPT-schroefdraadaansluitingen heeft.	Niet altijd hygiënisch. Er kan zich ophoping voordoen rond het detectiegebied als Weldolet te lang is.
5. Lange installatie vanaf de onderkant	Wanneer bezorgd over dichtheidsgradiënt of onvolledige menging. Gewenst om vaste klonten te detecteren die zijn gezonken.	Als vaste klonten groot en zwaar genoeg zijn, is deze positie kwetsbaar. Kan ook schoonmaakproblemen opleveren.
6. Installatie met schroefdraad in buis	Als de reactor voorgeschreven stromingspatronen heeft, mogen deze niet in het mengvat zelf worden verstoord.	De pijpmaat moet in overweging worden genomen. Als er geen recirculatielijn is, kan dit alleen een 'controle' zijn nadat het product al in beweging is naar de volgende unitbewerking.
7. Installatie met lange schroefdraad in de pijpelleboog	Smalle pijpen, 2” en kleiner. Maakt sonde in het stromingsveld mogelijk zonder zorgen over opbouw. Hoeft geen bocht aan de bovenkant van een pijp te zijn. Geweldig voor materialen die de neiging hebben om te stollen op apparatuur.	Vereist een bocht. Wanneer er geen recirculatielijn is, kan dit alleen een 'controle' zijn nadat het product al in beweging is naar de volgende eenheidsbewerking.

Afbeeldingen 3, 4 en 5 tonen specifieke mengtankinstallaties met een centrale rotormenger in afbeelding 3 en een hogesnelheidsmenger met een schraper in afbeelding 4. In afbeelding 5 wordt een opstelling voor intermitterende tests getoond. Dit is zeker geen volledige lijst, maar geeft een paar veelvoorkomende mengvatinstallaties.

Figuur 3: Installatie in mengtank

Afbeelding 4: Installatie in een snelmenger/oplosser.

Figuur 5: Installatie van een intermitterende monitororing systeem waarbij de sonde indien nodig in de mixer kan worden neergelaten.

Procesbeheersing en automatisering

Met volledige kennis van de voortgang van het mengen en de homogeniteit van het systeem van monitororing real-time viscositeitsmetingen bieden de mogelijkheid om uw invoervloeistoffen stapsgewijs aan te passen aan de omstandigheden. Na langdurig gebruik kan een procestechnicus een verwachte procesomhulling bouwen, zie Afbeelding 6, rond de gegevens die in eerdere runs door de sensor zijn gevonden. Deze verwachte omhulling stelt operators in staat om te weten of de viscositeit zich normaal ontwikkelt en maakt het mogelijk om aanpassingen te doen als er zorgen ontstaan zonder te wachten op volledige menging. Dit helpt om verschillen in grondstoffen vroegtijdig op te merken. In het voorbeeld in Afbeelding 6 ontwikkelt de viscositeit zich gedurende een mengtijd van 10 uur. De huidige run wordt in het blauw weergegeven en men kan worden gewaarschuwd dat de huidige run abnormaal verloopt na slechts een paar uur, waardoor de operator vroege aanpassingen kan doen en uren aan verwerkingstijd kan besparen.

Figuur 6: Gestippelde rode lijnen vormen de verwachte procesomhulling. Eerdere runs en hun gemiddelde waarden worden in grijs weergegeven. Het setpoint met een gegeven tolerantie wordt weergegeven door het groene gebied. Voor de huidige run (blauw) kan de abnormale viscositeitsontwikkeling al na 200 minuten worden gedetecteerd.

Impact van viscositeit op mengsnelheden

Viscositeitsmetingen veranderen met de stroomsnelheid voor niet-Newtoniaanse schuifgevoelige vloeistoffen, en toenemende viscositeit kan de stroomsnelheid verlagen met dezelfde hoeveelheid menging. Dit moet in overweging worden genomen bij het interpreteren van uw resultaten.

Continue kwaliteitscontrole

Gegevens over de huidige omstandigheden in de tank en hun relatie tot het resulterende product, kunnen operators vertrouwen geven dat offline controles de kwaliteitscontrole zullen doorstaan, en uiteindelijk operators meer vertrouwen geven dat de eindproducten ook consistent correcte eigenschappen hebben. De opname van datapunten verkregen uit standaard kwaliteitscontrolemetingen (bijv. Brookfield, Zahn of andere handmatige tests) kan operators helpen zien hoe afwijkingen in deze metingen correleren met veranderende SR-sensormetingen. Omdat de SR-sensoren niet-intrusief zijn voor het proces, kunnen de handmatige tests zoals gebruikelijk worden uitgevoerd en kan een empirische correlatie tussen de handmatige test en de SR-sensorviscositeit worden gemaakt. Een dergelijke correlatie zal uniek moeten zijn voor elke vloeistof die wordt geproduceerd. In het ideale geval kan een afwijking in de SR-sensorviscositeit operators zelfs waarschuwen voor de noodzaak van een handmatige kwaliteitscontroletest (gebeurtenisgetriggerde tests).

Kiezen welke SR-sensor

Voor beide SR-sensoren moeten de procesvereisten in acht worden genomen voor explosieveiligheid, hygiënische veiligheid, voedselveiligheid en Clean in Place (CIP). Wanneer explosieveiligheidscertificeringen vereist zijn Rheonics aanbiedingen ATEX en IECEx gecertificeerde SR-sensorenVoor hygiënische en voedsel-/farmaceutische veiligheid EHEDG-gecertificeerde SR-sensoren van Rheonics worden aanbevolen. Na installatie kunnen de SR-sensoren worden gebruikt om de reinheid van een proceslijn aan te geven en Optimaliseer Clean in Place (CIP)-systemen en 3-A gecertificeerd Rheonics SR-sensoren u kunt er zeker van zijn dat u volledig voldoet aan de CIP-hygiënische normen in uw proces. Als de sensoren verwijderd moeten worden voor reiniging (bijv. pigging) Intrekbare SR-sensoren kan worden gebruikt. De SR-sensoren hebben geen onderhoud nodig, geen bewegende onderdelen, een metaal-metaalafdichting en geen polymeer nodig voor de werking, waardoor ze een eenvoudige toevoeging zijn aan elk proces om de controle en kwaliteit te verbeteren.

Voor het kiezen tussen SRD en SRV in mengvaten geeft een SRD gebruikers aanvullende informatie over hun proces, namelijk de vloeistofdichtheid naast de viscositeit en temperatuur gemeten door SRV. Aangezien dichtheid en viscositeit fysiek gerelateerde eigenschappen zijn, kan de dichtheid vroegtijdig inzicht bieden in een onverwachte viscositeitstoename. Bij SRD-metingen kunnen bellen, lage snelheid en grote klonten in het systeem echter de ruis in de metingen verhogen. Daarom wordt een SRD niet aanbevolen als er veel ruis in de gegevens zit wanneer een SRV wordt gebruikt, en moet men de SRV blijven gebruiken.

De procesverbinding van beide sensoren is aanpasbaar aan uw proces. Flush, korte en lange probes en verschillende procesverbindingen zijn beschikbaar en kunnen hier worden verkend: SRV en SRD installatie.