Tecnologia de medição compatível para requisitos do "cimento"

Um sistema de visualização de nível foi conectado para este fim: Soluções eletromecânicas para medições rápidas e fáceis, chaves de nível de pá rotativa para temperaturas extremas e sondas de RF capacitivas para aplicações mais especializadas.

Os operadores da planta estão ocupados com os muitos desafios colocados pelas matérias-primas na indústria da construção, mudando as condições de operação em silos ou dutos, ou a necessidade de certificados Ex. Estas exigências exigem soluções metrológicas versáteis e, ao mesmo tempo, um investimento rentável, capaz de atender a uma ampla gama de exigências. Devido ao rápido desenvolvimento da indústria de construção e pedreiras nos países do Oriente Médio e do Norte da África nos últimos anos, a demanda por mais soluções para aplicações em fábricas de cimento nesses países aumentou. São necessárias soluções com tecnologia de sensores adequados para medição de conteúdo e nível para suportar o fluxo do processo de produção de cimento da forma mais confiável possível. Em uma das maiores fábricas de cimento da Arábia Saudita, a UWT foi confrontada com condições de trabalho particularmente duras. Para seus silos de cimento, o operador da fábrica procurava uma tecnologia confiável de medição de conteúdo, bem como um sistema de sensor flexível para a detecção de nível. A combinação de geração de poeira muito alta e temperatura de processo extremamente alta representou um desafio para a escolha correta dos dispositivos de medição.


Assim, a seleção da tecnologia de medição incluiu inicialmente um sistema eletromecânico para os silos de armazenamento, que também é perfeitamente adequado quando conectado a um sistema de visualização. Além disso, foram instalados sensores de nível tipo pá rotativa e sondas capacitivas para detecção de nível em vários estágios do processo. Em cada caso, a versão para altas temperaturas era necessária.


Soluções eletromecânicas como umcom um sensor de medição rápido e fácil


O dispositivo de medição eletromecânico é um instrumento inestimável no campo da gestão de estoque devido a sua eletrônica avançada, porém simples. O peso sensor, feito de um material adequado e fixado a uma fita ou cabo, é baixado eletromecanicamente de cima para dentro do recipiente. Assim que o peso sensorial repousa sobre o material, a direção do enrolamento do motor muda e o peso sensorial é rebobinado para a posição final superior. Ele desempenha um papel importante como indicador de demanda durante a fase de abastecimento. Ela tem que atender a vários requisitos, tais como grandes distâncias de medição em silos altos, resposta rápida em caso de proteção contra transbordo ou medição de material em cones inclinados íngremes. Além disso, prevalecem ambientes extremamente empoeirados e sujos durante o enchimento.
Portanto, o confiável sistema eletromecânico UWT NivoBob® com seu robusto projeto mecânico é, portanto, a primeira escolha do operador da planta na Arábia Saudita para estas condições exigentes. Para a medição contínua de nível dentro dos silos de armazenamento de cimento, a escolha recaiu sobre a versão de fita do NivoBob® NB 3200 , especialmente por causa do limpador de fita integrado, que impede de forma confiável a contaminação da câmara mecânica. O fabricante de cimento automatizou sua medição de nível em 50 de suas células de silo contendo cimento bruto com o sistema de medição por lote. Para ele, era importante que o dispositivo fosse fácil de ser instalado e pudesse lidar com o ambiente excepcionalmente poeirento. O software de fácil utilização com sua opção de configuração rápida em diferentes linguagens tornou a programação dos parâmetros necessários uma tarefa fácil. Um flange de alvo tornou possível instalar a unidade diretamente no telhado do silo, de onde ela pode cobrir alcances de até 50 m. Para os materiais em pó, como poeira de cimento com um ângulo de repouso íngreme, foi recomendado o uso de um pino opcional para fixar o peso sensor e evitar que ele escorregue ou caia. Como um recurso adicional de segurança, um parâmetro de deslocamento máximo do peso sensor foi definido para evitar que ele ficasse preso no fundo do silo ao esvaziar o silo.

 

As vantagens mais convincentes da série de sensores eletromecânicos foram as seguintes:

1. Não afetados por produtos rígidos ou ambientes pegajosos, sujos, empoeirados ou com vapor.
2. Não afetado por condensação, incrustação ou mudanças de umidade.
3. Não afetado pelas propriedades, tamanhos, formas, diletricidade e condutividade do material.
4. Mecanismo eficaz de autolimpeza (limpador de fita)
5. Fácil de instalar e comissionar, menos de 5 minutos na partida - pode ser configurado antes da instalação
6. Muito adequado para grandes silos altos e especialmente largos.
7. O projeto modular significa que as necessidades individuais do cliente podem ser facilmente incorporadas no projeto do produto.

Uma das perguntas mais frequentes sobre esta tecnologia foi como evitar que os cabos do sistema eletromecânico ficassem emaranhados, por exemplo, enrolando e desenrolando constantemente ou por material sendo puxado para cima e causando interferência. A UWT abordou este problema e introduziu um projeto que utiliza apenas uma ou duas bobinas. Também é equipado com um sistema de limpeza com escova ou uma fita adesiva com mola que tem um mecanismo de remoção de material do cabo ou fita adesiva quando é puxado de volta para dentro da carcaça. O sistema eletromecânico apresenta uma construção robusta, como cabos para serviço pesado que impedem que os pesos de detecção se soltem e causem danos potenciais.


Mais transparência através da visualização do nível

O fabricante de cimento também queria uma solução econômica e prática na forma de um indicador central de nível remoto. O objetivo era economizar custos logísticos desnecessários devido a múltiplas entregas e tornar o gerenciamento do armazém mais transparente e eficiente através do controle contínuo do nível de abastecimento, melhor rota dos caminhões e planejamento detalhado.

Um sistema de visualização de nível foi conectado para este fim:

Os sistemas de controle eletromecânicos comunicam-se diretamente com controles PLC através de um sinal analógico 4...20ma ou também um protocolo digital MODBUS RTU ou Profibus. Isto significava que os sistemas de controle eram diretamente compatíveis com todos os sistemas de controle comuns. Devido à grande seleção de diferentes níveis de controle dentro da série UWT NivoTec® NT 4500 uma variante econômica adequada poderia ser encontrada para a fábrica de cimento. Os sinais de nível do NivoBob® instalado em cada silo foram agrupados pelo software de visualização em combinação com um Wago WebController. As informações recebidas foram encaminhadas para a Internet através de uma conexão Ethernet usando um endereço IP roteado. A fábrica poderia recuperar estas informações com segurança (protegidas por senha) através de qualquer navegador da Internet a qualquer hora do dia, utilizando um endereço IP pré-definido. É possível integrar qualquer número de silos adicionais no sistema de visualização - sem hardware ou custos adicionais.


Opcional: Se a instalação nos silos da fábrica deve ser mantida a um mínimo, um modem GSM pode ser usado para acesso remoto aos dados. Neste caso, nenhuma conexão Ethernet é necessária para a transmissão de dados, mas apenas um cartão SIM na WAGO, através do qual o modem é executado. Este modem coleta todos os sinais de nível e os envia em um protocolo criptografado via telefone celular pela Internet para o controlador correspondente.

 

As vantagens do sistema geral para o fabricante de cimento foram uma redução nos custos, além da simplificação do planejamento do material:


~ A instalação do sistema era simples e podia ser realizada pelos próprios técnicos de serviço da fábrica
~ Os armários de controle só tiveram que ser instalados uma vez; depois disso, não foi necessário mais suporte de TI.
~ Todos os níveis de silo podem agora ser visualizados simultaneamente, o que leva a uma maior confiabilidade de planejamento.
~ O fluxo de material finalmente segue um processo uniforme com uma confiabilidade de planejamento significativamente maior.
~ O sistema pode ser desmontado em um local e reinstalado em outro sem novos custos


Soluções de medição para temperaturas muito altas de até 1100°C

Na produção de cimento, há uma variedade de processos especiais onde o uso da tecnologia de medição correta faz toda a diferença para suportar um fluxo suave do processo. No processo volumétrico ou de dosagem, por exemplo, o sensor instalado deve ser uma chave de limite flexível e ajustável com alta sensibilidade do sensor para uma dosagem volumétrica precisa; enquanto dentro de um britador, o dispositivo deve lidar com um ambiente com alta tensão mecânica.
Para o processo de mistura na fábrica de cimento, houve também uma mistura de requisitos especiais para o sensor. Por um lado, foi produzida uma variedade de diferentes materiais sólidos, que eram pulverulentos, agressivos e úmidos. Por outro lado, o material sólido estava em constante movimento dentro do recipiente de mistura devido a um agitador. As características para a aplicação foram particularmente altas temperaturas, poeira, condensação e fortes bolos associados. Portanto, o sistema de medição teve que ter uma alta resistência a sólidos agressivos, bem como um tempo de reação rápido devido à eletrônica precisamente afinada. Durante os processos de enchimento, as vibrações ocorreram dentro do sistema de processo e o ambiente foi estaticamente carregado às vezes.


Para a medição do nível do ponto, a gerência do projeto UWT sugeriu ao fabricante de cimento seu comprovado interruptor de pás rotativas Rotonivo® da série RN 3000 . Este interruptor de nível era adequado para as exigentes aplicações de cimento como um interruptor de nível máximo e mínimo. O interruptor de nível da pá permitiu uma medição de nível muito precisa, pois o sensor não é afetado por poeira, umidade ou acúmulo. Os modelos de alta temperatura podem suportar temperaturas de processo de até +1100°C (2012°F) e foram equipados com um selo apropriado (Viton, Teflon ou cerâmica), dependendo das condições dadas. Além disso, foi preparado um sistema integrado de monitoramento de rotação, que detecta um mau funcionamento da unidade e aciona imediatamente um alarme. A eletrônica PNP do interruptor de pás usa eletrônica de 3 fios com saída sem contato, coletor aberto e PNP. Esta eletrônica pode ser conectada a qualquer PLC padrão com fonte de alimentação 24V DC e placa de entrada PNP. Além de um mancal liso de aço inoxidável com um contato cônico, foi projetado um eixo de aço inoxidável reforçado com um diâmetro maior. O eixo mais curto na extremidade da tampa de proteção de aço inoxidável reduziu o torque neste ponto. Os parafusos de montagem e a pá de aço 1.4404 foram reforçados e a mola mais forte aumentou o torque de comutação da chave fim de curso.

A intensa saturação de vapor e a adição de componentes líquidos ocorreu em vários tanques de mistura. Devido ao forte acúmulo predominante, foi necessário um sistema de sensores com tecnologia especial de proteção contra aglomerados . Foi instalado um dispositivo capacitivo da série RFnivo®, que foi projetado como uma sonda de haste única e inclui a tecnologia "Active Shield", por meio da qual a acumulação de massa pôde ser detectada em campo. No caso do fabricante de cimento árabe, a sonda foi equipada com isoladores de cerâmica para temperaturas de processo de até +500°C (932°F). Devido ao seu projeto, o dispositivo não requer nenhum componente limitador de temperatura para a detecção de material sólido no processo de aplicação.


Solução de medição adequada para recipientes intermediários

Ao longo do processo de produção de cimento, vários processos intermediários são encontrados, tais como processos adicionais de armazenamento, processos subseqüentes de transporte e processos de desenvolvimento no meio. Nos recipientes intermediários, o material está pronto para processamento posterior. São utilizados diferentes tipos de pré-bunkers, células de têmpera ou tremonhas de pulo, nos quais os ingredientes são armazenados para adição e mistura. Lá, o sensor de medição teve que trabalhar com diferentes tipos de materiais sólidos em um ambiente empoeirado. Um curto tempo de reação para a proteção contra transbordo e uma rápida detecção de queda abaixo do controle de nível para pequenos recipientes de transferência foram indispensáveis. Para a detecção de nível nos recipientes menores, o sistema poderia ser equipado novamente com o interruptor de nível RFnivo® 3000. A unidade oferece diferentes comprimentos de extensão em sua série para os diferentes tamanhos de recipientes e funciona através de um sinal de saída com controle de tempo para comutação precisa e pontual.
Na produção, o material a granel de fluxo livre é transportado de um processo de fabricação para outro, seja mecanicamente através de correntes transportadoras, elevadores, parafusos ou transportadores pneumáticos. Um fluxo de material controlado é essencial para garantir um processo de produção eficaz. A detecção e o monitoramento de sólidos em movimento nesses diferentes sistemas de transporte de materiais sólidos era muito requisitada. Falhas nos sistemas de transporte de matéria prima e outros materiais a granel deveriam ser detectadas em um estágio inicial através do uso de princípios de medição adequados. Além disso, havia apenas pouco espaço disponível dentro dos processos para o sensor de medição. O RFnivo® RF 3200 escolhido na versão para serviço pesado foi projetado para suportar altas pressões de contentor de até 25bar (363 psi) e também ofereceu um ajuste de torque elevado de 525Nm. Também lidou com forças de tração de até 40kN. Ele poderia ser instalado verticalmente, horizontalmente e em um ângulo e suportar o fluxo suave do processo de produção de cimento, especialmente nos recipientes e tremonhas menores. Não foi necessária calibração para o sensor compacto, pois a sonda se calibrou após a instalação e a fiação no recipiente e a conexão da fonte de alimentação. O operador não precisou fazer nada além de definir a saída do sinal no menu Quickstart de acordo com sua aplicação. Isto também foi importante para o operador da fábrica, caso ele queira trocar o recipiente intermediário. Se a RF for usada em qualquer outra aplicação, tudo o que precisa ser feito é conectar previamente a tensão de alimentação e pressionar o botão de calibração. A sonda se ajusta automaticamente à nova aplicação e está pronta para o uso.