Naczynia do mieszania - monitooring i kontrolowanie efektywności mieszania

Monitorowanie w liniioring efektywności mieszania w zbiorniku zbiornika z wałem i mieszadłami przy użyciu Rheonics miernik lepkości i gęstości inline

Rozwój lepkości w czasie rzeczywistym podczas mieszania i wykrywania produktu końcowego

Rheonics wiskozymetr procesowy SRV or Rheonics gęstość procesowa i wiskozymetr SRD może być zainstalowany w różnych miejscach procesu produkcyjnego. Użycie czujnika w naczyniu może przynieść korzyści produkcji przede wszystkim poprzez obserwację zmian lepkości w miarę postępu procesu mieszania. Obserwacja lepkości podczas mieszania pozwala operatorowi na optymalizację i uniknięcie nadmiernego mieszania lub degradacji produktu zależnej od czasu. Pozwala to na oszczędność energii i czasu, ponieważ operator może definitywnie zobaczyć, kiedy osiągnięto produkt końcowy. Można to zobaczyć w przykładowych danych SRV na rysunku 1, gdy zmierzona lepkość osiągnie pożądany zakres wartości zadanej (zielony).

Monitoring jednorodność i jednolitość mieszania

Po drugie, szum w pomiarze lepkości podczas mieszania może wskazywać na niejednorodność. Rysunek 1 przedstawia przykładowe dane SRV, gdzie szum w danych zmniejsza się w miarę postępu mieszania, a następnie po osiągnięciu punktu nastawy nadal się zmniejsza, aż szum lepkości cieczy procesowej pozostanie w granicach tolerancji (zielony obszar). Dlatego odczyty SRV z naczyń mieszających mogą wskazywać na jakość mieszania, a następnie na jakość lub żywotność zawiesiny, ponieważ nadmierne przetwarzanie może prowadzić do degradacji zawiesiny.

Wykrywanie problemów z mieszaniem

Wreszcie, instalacja czujnika w mieszalniku umożliwia wykrywanie narastania aglomeratów, pęcherzyków lub innych artefaktów w zbiorniku. Odchylenia od obwiedni procesu mogą wskazywać na grudki i pęcherzyki. Odchylenia powyżej zazwyczaj wskazują na stałe artefakty, a odchylenia poniżej wskazują na pęcherzyki. (W tym przykładowym zestawie danych nie pokazano żadnych odchyleń tego rodzaju.)

Rysunek 1: Przykładowe dane procesowe z SRV w naczyniu mieszającym. Zielony oznacza punkt nastawy i obszar tolerancji. Niebieski oznacza indywidualne pomiary lepkości. Czarny oznacza wygładzone dane lepkości.

Pomiary ciągłe i przerywane

Czujniki lepkości w naczyniach mieszających można stosować w sposób ciągły lub okresowy. Podczas gdy maksymalne informacje można uzyskać, instalując sondę w naczyniu mieszającym na cały czas, istnieją przypadki użycia, które wymagają okresowego pobierania próbek.

Ciągły monitoring procesu mieszania

Ta opcja jest najłatwiejsza w większości sytuacji i daje operatorowi najwięcej informacji. Korzyści z kontroli jakości tej opcji są dwojakie: 1) bieżące pomiary, które można porównać z pomiarami offline w dowolnym punkcie czasowym: zmniejszając potrzebę pomiarów offline i 2) wszelkie potencjalne problemy można natychmiast wykryć. Kontrola procesu oparta na ciągłym pomiarze lepkości za pomocą SRV może być ściśle kontrolowana, aby zapobiec przekroczeniom lepkości, które mogłyby zepsuć partię lub segment ciągłego procesu. Dzięki danym z całego czasu przetwarzania właściwości mieszanki mogą być zawsze znane, a system jest bezobsługowy.

Okresowy monitoringoring z mieszanego produktu

W niektórych procesach pożądane jest wykonywanie okresowych pomiarów za pomocą SRV w naczyniu mieszającym. Przyczyny tego mogą obejmować: starannie określone wzorce przepływu cieczy, które mogą zostać zakłócone nawet przez mały czujnik; brak możliwości zainstalowania czujnika w naczyniu mieszającym (gdy ostrza ocierają się o wszystkie powierzchnie, a montaż z pokrywy nie jest możliwy); duża siła zginająca na czujniku (ciecze o dużej lepkości – istnieją rozwiązania w Rheonics portfolio do mieszania o wysokiej lepkości); potrzeby czyszczenia (nagromadzenie produktu na czujnikach); redukcja uderzeń (procesy wielofazowe z dużymi agregatami); lub standardowe protokoły branżowe. W przypadku okresowego monitorowaniaoring, ważne jest, aby zwrócić uwagę na czas pomiaru, niezależnie od tego, czy pomiar odbywa się w środowisku płynącym czy statycznym, a także należy uważać, aby umieścić sondę w tym samym obszarze przepływu podczas porównywania pomiarów w środowisku płynącym.

Lokalizacje instalacji

Instalacja Rheonics wiskozymetr inline może być wykonany z pokrywy, boku, spodu lub w linii recyrkulacyjnej. Poniższa tabela wyjaśnia, które sytuacje mieszania prowadzą do zalecenia każdej z nich.

Wiskozymetr liniowy i miernik gęstości w zbiornikach i liniach procesów mieszania

Rheonics Czujniki lepkości i gęstości montowane w zbiornikach i recyrkulacji umożliwiają śledzenie procesu mieszania w przemyśle formowania, produkcji napojów i innych gałęziach przemysłu.

Rysunek 2: Miejsca montażu zbiorników mieszających (wskazówki dotyczące wyboru lokalizacji znajdują się w Tabeli 1).

Informacje o produkcie dla każdego miejsca instalacji można znaleźć tutaj: Rheonics wiskozymetr i gęstościomierz inline w zbiorniku i linii recyrkulacyjnej do procesów mieszaniaPonadto, podczas przeprowadzania testów okresowych, wkładanie sondy od góry jest często najbardziej praktycznym wyborem, ponieważ można ją instalować/usuwać w trakcie procesu mieszania.

Tabela 1: Powiększone widoki i zalecenia dotyczące położenia czujników z rysunku 2.

Nie	Kiedy używać	wady
1. Długie wkładanie od góry	Wirnik mieszający znajduje się na dole i zdrapuje boki. Niszczy agregaty o większej gęstości niż płyn.	Zmienność poziomu w zbiorniku, jeśli partia i ilość płynu procesowego ulegają redukcji w czasie.
2. Instalacja spłukiwana	Umożliwia duży wirnik mieszający, doskonały do cieczy o niskiej lepkości bez przywierania do ścianek. Zgodny z higieniczną konstrukcją.	Procedury czyszczenia i mieszania wymagające użycia skrobaczek ściennych.
3. Długi Tri-Clamp umieszczenie na ścianie	Umieszcza sondę w obszarach o najlepszym wymieszaniu w płynach z efektami ściennymi, takimi jak adhezja i warstwy graniczne.	Mniejszy wirnik potrzebny do użycia długiej sondy na wysokości wirnika. Czujnik jest bardziej podatny na uszkodzenia podczas wyjmowania wirnika lub innych komponentów ze zbiornika.
4. Montaż gwintowany na ścianie	Idealne rozwiązanie, jeśli zbiornik ma już gwintowane otwory NPT.	Nie zawsze jest to higieniczne. Jeśli Weldolet jest zbyt długi, może gromadzić się osad wokół górnej części obszaru czujnika.
5. Długi montaż od dołu	Gdy chodzi o gradient gęstości lub niepełne wymieszanie. Pożądane jest wykrycie zatopionych brył.	Jeśli stałe grudki są wystarczająco duże i ciężkie, ta pozycja jest podatna na uszkodzenia. Może również powodować problemy z czyszczeniem.
6. Montaż gwintowany w rurze	Jeśli reaktor ma określone schematy przepływu, nie należy ich zakłócać w samym naczyniu mieszającym.	Należy wziąć pod uwagę rozmiar rury. Gdy nie ma linii recyrkulacyjnej, może to być tylko „sprawdzenie” po tym, jak produkt jest już w ruchu do następnej operacji jednostki.
7. Montaż gwintowany z długim osadzeniem w kolanie rury	Wąskie rury, 2” i mniejsze. Umożliwia sondowanie w polu przepływu bez obaw o gromadzenie się. Nie musi być zagięcia na górze rury. Doskonałe do materiałów, które mają tendencję do krzepnięcia na sprzęcie.	Wymaga zagięcia. Gdy nie ma linii recyrkulacyjnej, może to być tylko „sprawdzenie” po tym, jak produkt jest już w ruchu do następnej operacji jednostki.

Rysunki 3, 4 i 5 przedstawiają konkretne instalacje zbiorników mieszających z centralnym mieszalnikiem wirnikowym na rysunku 3 i mieszalnikiem szybkoobrotowym ze skrobakiem na rysunku 4. Na rysunku 5 pokazano konfigurację do okresowego testowania. Nie jest to w żadnym wypadku kompletna lista, ale zawiera kilka typowych instalacji zbiorników mieszających.

Rysunek 3: Instalacja w mieszalniku

Rysunek 4: Instalacja w mieszalniku szybkoobrotowym.

Rysunek 5: Instalacja monitora okresowegooring system, w którym sondę można w razie potrzeby opuścić do miksera.

Sterowanie i automatyzacja procesów

Mając pełną wiedzę o postępie mieszania i jednorodności systemu z monitoringuoring pomiary lepkości w czasie rzeczywistym dają możliwość stopniowego dostosowywania płynów wejściowych do warunków. Po długotrwałym użytkowaniu inżynier procesu może zbudować oczekiwaną obwiednię procesu, patrz rysunek 6, wokół danych znalezionych w poprzednich przebiegach przez czujnik. Ta oczekiwana obwiednia pozwala operatorom dowiedzieć się, czy lepkość rozwija się normalnie i umożliwia wprowadzanie korekt, jeśli pojawią się obawy, bez czekania na całkowite wymieszanie. Pomaga to wcześnie wychwycić różnice w surowcach. W przykładzie pokazanym na rysunku 6 lepkość rozwija się w ciągu 10 godzin mieszania. Bieżący przebieg jest pokazany na niebiesko i można zostać ostrzeżonym, że bieżący przebieg przebiega nieprawidłowo, już po kilku godzinach, co pozwala operatorowi na wprowadzanie wczesnych korekt i oszczędzanie godzin czasu przetwarzania.

Rysunek 6: Kropkowane czerwone linie tworzą oczekiwaną obwiednię procesu. Poprzednie przebiegi i ich uśrednione wartości są widoczne na szaro. Punkt nastawy z daną tolerancją jest pokazany przez zielony obszar. W przypadku bieżącego przebiegu (niebieski) nieprawidłowy rozwój lepkości można wykryć już po 200 minutach.

Wpływ lepkości na prędkość mieszania

Odczyty lepkości zmieniają się wraz z natężeniem przepływu dla nienewtonowskich płynów wrażliwych na ścinanie, a zwiększenie lepkości może zmniejszyć natężenie przepływu przy tej samej ilości mieszania. Należy to wziąć pod uwagę podczas interpretowania wyników.

Ciągła kontrola jakości

Dane dotyczące bieżących warunków w zbiorniku i ich związek z produktem końcowym mogą dać operatorom pewność, że kontrole offline przejdą kontrolę jakości, a ostatecznie operatorzy będą mieli większą pewność, że produkty końcowe mają również stale prawidłowe właściwości. Uwzględnienie punktów danych uzyskanych ze standardowych pomiarów kontroli jakości (np. Brookfield, Zahn lub innych testów ręcznych) może pomóc operatorom zobaczyć, w jaki sposób odchylenia w tych pomiarach korelują ze zmieniającymi się odczytami czujnika SR. Ponieważ czujniki SR nie ingerują w proces, testy ręczne można nadal wykonywać jak zwykle, a także można przeprowadzić empiryczną korelację między testem ręcznym a lepkością czujnika SR. Taka korelacja będzie musiała być unikalna dla każdego produkowanego płynu. W optymalnym przypadku odchylenie w lepkości czujnika SR może nawet ostrzec operatorów o potrzebie przeprowadzenia ręcznego testu kontroli jakości (testy wyzwalane zdarzeniami).

Wybór czujnika SR

W przypadku obu czujników SR należy przestrzegać wymagań procesowych dotyczących bezpieczeństwa wybuchowego, bezpieczeństwa higienicznego, bezpieczeństwa żywności i czyszczenia na miejscu (CIP). Gdy wymagane są certyfikaty bezpieczeństwa wybuchowego Rheonics oferuje Certyfikowane czujniki SR z certyfikatem ATEX i IECEx. Dla bezpieczeństwa higienicznego i żywnościowego/farmaceutycznego Certyfikowane przez EHEDG czujniki SR od Rheonics są zalecane. Po zainstalowaniu czujniki SR mogą być używane do wskazywania czystości linii procesowej i Optymalizacja systemów czyszczenia na miejscu (CIP) i z Certyfikat 3-A Rheonics Czujniki SR możesz być pewien, że zachowasz pełną zgodność z normami sanitarnymi CIP w swoim procesie. Jeśli czujniki muszą zostać usunięte w celu czyszczenia (np. pigging), Wysuwane czujniki SR można używać. Czujniki SR nie wymagają żadnej konserwacji, nie mają ruchomych części, uszczelnienia metal-metal i nie wymagają polimeru do działania, co sprawia, że są łatwym dodatkiem do każdego procesu w celu poprawy kontroli i jakości.

Przy wyborze pomiędzy SRD i SRV w naczyniach mieszających, SRD dostarcza użytkownikom dodatkowych informacji o ich procesie, mianowicie gęstości cieczy poza lepkością i temperaturą mierzoną przez SRV. Ponieważ gęstość i lepkość są właściwościami fizycznie powiązanymi, gęstość może zapewnić wczesny wgląd w nieoczekiwany wzrost lepkości. Jednak w przypadku pomiarów SRD pęcherzyki, niska prędkość i duże plamy w systemie mogą zwiększyć szum w odczytach. Dlatego jeśli występuje duża ilość szumu w danych, gdy używany jest SRV, SRD nie jest zalecany i należy nadal używać SRV.

Podłączenie procesowe obu czujników można dostosować do swojego procesu. Dostępne są sondy spłukiwane, krótkie i długie oraz różne przyłącza procesowe, które można zbadać tutaj: Instalacja SRV i SRD.