inerma – jednostka kontroli procesu inertyzacji

Kategoria:

inerma to jednostka kontroli procesu inertyzacji przeznaczona do pracy z systemami inertyzacji, w których używany jest azot lub inny gaz obojętny. Jest łatwa w instalacji, nieskomplikowana w użyciu i pracuje bez nadzoru operatora.

Wbudowany system samooczyszczania pozwala na monitorowanie atmosfer o dużym stopniu stężenia płyłów a automatyczny proces rekalibracji sensora elektrochemicznego mierzącego ciśnienie cząstkowe tlenu zapewnia precyzję pomiaru.

Największą zaletą urządzeń inerma jest możliwość wykonywania pomiarów w sposób ciągły. Umożliwia to instalacja dwóch jednostek inerma, które będą pracowąć w trybie master-slave.
Jest to opcja rekomendowana do kontroli procesów inertyzacji w miejscach, gdzie tworzenie się wybuchowych, niebezpiecznych atmosfer może nastąpić w krótkim czasie, kiedy analizator przechodzi w tryb samooczyszczania lub rekalibracji. W trybie master-slave dwa urządzenia inerma pracują wymiennie. Kiedy jedno ukończy swój cykl pomiarów, drugie przejmuje jego zadania. Bezpieczeństwo jest zagwarantowane zawsze.

Tryb master-slave stanowi ponadto doskonały system awaryjny. Kiedy jedna z jednostek ulegnie uszkodzeniu druga, będzie pracować samodzielnie, bez przerywania pomiarów do 7 dni, dając czas na usunięcie usterki.

FUNKCJE

Inertyzacja i obszary zastosowania

Inertyzacja to proces zastępowania tlenu innym, obojętnym gazem. Jest to metoda szeroko stosowana od produkcji żywności do przemysłu górniczego. Najprostszym przykładem jej zastosowania może być proces butelkowania wina. Zanim zostanie zakorkowane, do szyjki butelki wprowadzany jest argon. Uniemożliwia to reakcję wina z wypartym w ten sposób tlenem. Skutkiem tego zabiegu jest lepiej zachowany aromat, proces rozkładu jest powstrzymany, a produkt może spędzić o wiele więcej czasu na półce w sklepie. Ta sama zasada stosuje się do przechowywania w zamkniętych przestrzeniach innych, różnych materiałów organicznych. Utrzymywanie atmosfery azotowej w silosie lub zbiorniku, podobnie jak w butelce wina, jest korzystne dla składowanego materiału i redukuje jednocześnie przy tym możliwość rozwoju grzybów i pleśni.

Największą zaletą procesu inertyzacji są jednak jego właściwości przeciwpożarowe i antywybuchowe. Prawdopodobieństwo zapłonu i wybuchu jest realne podczas składowania różnego rodzaju materiałów w silosach lub zbiornikach. Moga to być na przykład: ziarno, kukurydza, słody, mąka, mleko w proszku, pasze, wióry i trociny, papier, celuloza, cukier, węgiel aktywowany, węgiel brunatny, guma, kawa i inne biomasy.
Najczęstszą przyczyną eksplozji silosów jest formowanie się atmosfer o dużej koncentracji pyłów. Te unoszące się nad składowanym materiałem związki lotne są niestabile i silnie wybuchowe. Proces inertyzacji jest skuteczną metodą prewencji ich powstawania i zapłonu.

 

Do spalania potrzebne są trzy elementy – paliwo, tlen i zapłon. System inertyzacji wprowadza do silosu azot, usuwając jeden z tych elementów – tlen.

Cechy główne

  • może pracować w dużym zapyleniu (automatyczne czyszczenie sprężonym azotem)
  • automatyczne rekalibrowanie sensora tlenu zapewnia precyzję pomiaru
  • możliwość zbudowania sytemu opartego o 2 jednostki dla zapewnienia nieprzerwanego pomiaru i większego bezpieczeństwa
  • współpraca z zewnętrznymi systemami
  • dokładny pomiar koncentracji tlenu
  • serwis gwarancyjny i pogwarancyjny
  • komunikacja przez port RS485 (za pomocą protokołów madur lub modbus)
  • prosty montaż i demontaż dzięki wbudowanemu zaworowi DN25
  • niewielki rozmiar
  • możliwość instalacji w już pracującym ukladzie
  • klasa szczelności IP 66
  • bezobsługowa praca
  • możliwość dopasowania systemu inerma klienta i jego potrzeb

Budowa

inerma zamknięta jest w kompaktowej obudowie, o klasie szczelności IP66. Z zewnątrz, osłona przeciwsłoneczna chroni ją przed nagrzaniem, a od wewnątrz czujnik temeratury steruje grzałką, utrzymując temperaturę powyżej 0°C. Na górze obudowy zamontowany został chwyt powietrza, zabezpieczony osłoną, która uniemożliwia dostanie sie deszczu do kanału wentylacyjnego.

Urządzenie wykorzystuje trwały sensor elektrochemiczny mierzący ciśnienie cząstkowe tlenu. Główna reguła wykonywania pomiarów oparta jest o zasadę dyfuzji gazów.

Instalacja jednostki inerma jest prosta. Podstawa montażowa z zaworem kulowym DN25 montowana jest do górnej ściany silosa. Taki sposób umiejscowienia zmniejsza osadzanie sie pyłów w komorze pomiarowej. Główny zawór jest w pełni automatyczny. Umożliwia odcięcie silosu od aparatury pomiarowej podczas demontażu urządzenia (rozwiązanie to zapewnia, że zbiornik pozostanie nierozszczelniony) oraz cylki samooczyszczania i rekalibracji.

Cykle samooczyszczania i rekalibracji

Powodem dla którego inerma potrzebuje regularnych cylki czyszczenia jest natura atmosfer wewnątrz silosów, gdzie wykonywane sa pomiary – ich wysoki stopień zapylenia jest szkodliwy dla każdej aparatury pomiarowej. inerma została zaprojektowana w sposób, który czyni ją odporną na te niesprzyjające warunki. Zgodnie z harmonogramem (lub na żądanie) urządzenie zamyka główny zawór odcinając aparaturę pomiarową od silosu i przedmuchuje sprężonym azotem kanał gazowy. Następnie rekalibrowany jest sensor tlenu. Przez chwyt zamontowany na górze obudowy dla lepszego dostępu do atmosferycznego powietrza, pobierana jest próbka referencyjna służąca jako punkt odniesienia dla kolejnych pomiarów.

Pomimo, iż sensor tlenu zastosowany w urządzeniu jest trawły i zużywa się relatywnie wolno, po pewnym czasie traci swoją precycję. Kompensowanie różnicy między wynikami pomiaru a próbką referencyjną jest kluczowe dla precyzji pomiaru. Rekalibracja sensora w urządzeniu inerma przeprowadzana jest zazwyczaj raz na dobę, ale kiedy zaistnieje taka potrzeba możliwe jest wykonywanie pomiaru nieprzerwanego do 7 dni z pominięciem cykli samooczyszczania i rekalibracji. Cykle samooczyszczania i rekalibracji nie zajmują kilka minut i są istotne dla poprawnego działania urządzenia.

Tryb master-slave

Podczas procedur samooczyszczania i rekalibracji, inerma przestaje mierzyć tlen, a w pewnych warunkach zachowanie ciągłości pomiaru jest kluczowe dla bezpieczeństwa. W okolicznościach kiedy formowanie się niebezpiecznych atmosfer może wystąpić w sposób raptowny, należy zastosować specjalne rozwiązanie, gdzie do kontroli procesu inertyzacji wykorzystane są dwie jednostki inerma. W tym przypadku oba urządzenia zostają ze sobą połączone i pracują wymienie w 24h cyklach w tzw. trybie master-slave, który zapewnia ciągłość pomiaru bez żadnych przerw.

Tryb master-slave pełni także rolę systemy awaryjny. W razie gdy jedno z urządzeń ulegnie uszkodzeniu, drugie zaczyna działać samodzielnie, bez przerwy do 7 dni, czuwając nad procesem inertyzacji i zapewniając czas na usunięcie usterki.

Zasilanie i porty komunikacyjne

Dla poprawnego działania urządzenia wymagane jest niskie napięcie (24V DC) oraz podłączenie do źródła sprężonego azotu (2-7 barów). inerma komunikuje się przez port RS485 przy wykorzystaniu protokołu modbus (obsługa użytkowa) i protokołu własnego madur (pełna obsługa użytkowa i serwisowa). Urządzenie jest wyposażone w 3 wejściowe linie cyfrowe (pozwalające na uproszczone sterowanie bez użycia interfejsu komunikacyjnego), 3 wyjściowe linie cyfrowe (informujące o bieżącym stanie urządzenia), 1 wyjście prądowe typu 0/4 – 20mA i 1 wyjście napięciowe o zakresie 0-10V.

 

Widok ogólny

 

 

Schemat instalacji

Konfiguracja podstawowa

 

 

Konfiguracjia master-slave

 

 

Schemat blokowy

 

 

Przykładowy zrzut ekranu programu komputerowego

 

 

DANE TECHNICZNE

Pomiar tlenu

Typ czujnika pomiarowego Czujnik elektrochemiczny mierzący ciśnienie cząstkowe tlenu w fazie gazowej
Zakres pomiarowy 0-21% obj. O
2
Rozdzielczość pomiaru 0.02% obj. O
2
Spodziewany czas pracy czujnika 1,5 * 10
6 %O
2*h @ 20°C

0,8 * 10
6 %O
2*h @ 40°C

 

Warunki pracy

Zakres temperatur pracy -20°C ÷ 40°C
Zakres ciśnienia w komorze pomiarowej względem ciśnienia atmosferycznego -2kPa ÷ +10kPa
Podgrzewanie obudowy Tak, w temperaturach poniżej 0°C
Klasa szczelności IP66

 

Zasilanie pneumatyczne

Medium Azot (N2), suchy
Zakres ciśnień 2 – 7 bar
Przyłącze pneumatyczne Szybkozłączka DN5, męska (np. Rectus TYP21)
Dobowe zużycie azotu przy długości cyklu podstawowego wynoszącym 24h <100l

 

Zasilanie elektryczne

Napięcie zasilania 24V DC
Sensor podczas pomiarów i w fazie standby 1 W (typowo), 2 W (max)
Sensor podczas przewietrzania powietrzem 4 W (typowo), 5 W (max)
Sensor w trakcie przedmuchiwania azotem 4W (typowo), 5W (max)
Podgrzewanie obudowy 20W max

 

Wyjścia analogowe

Wyjście prądowe 1 szt.
Zakres 0-20mA lub 4-20mA,
przełączane software’owo
Maksymalna rezystancja obciążenia 500 ohm
Wyjście napięciowe 1 szt.
Zakres 0-1V lub 0-10V,
przełączane software’owo
Minimalna rezystancja obciążenia 500 ohm dla zakresu 10V, 50 ohm dla zakresu 1V
Zabezpieczenie przed zwarciem tak

 

Interface cyfrowy

Poziomy elektryczne RS485, linia dwudrutowa (półduplex)
Protokół komunikacyjny Modbus lub własny protokół madur
(przełączane software’owo)
Format transmisji 9600 baud, N-8-1 dla protokołu Modbus
115200 baund N-8-1 dla protokołu madur

 

Linie kontrolne

Linie wejściowe 3 szt.
Typ napięciowe wejścia schmitta
dopuszczalny zakres napięć 0-24V
napięcie dla poziomu niskiego <1V
napięcie dla poziomu wysokiego >3V
Linie wyjściowe 3 szt.
Typ wyjścia Open drain
Maksymalne napięcie dla OFF +24V
Maksymalny prąd dla ON 500mA

 

Zawór odcinający

Rozmiar DN25
Materiał zaworu Korpus i kula ze stali nierdzewnej (ANSI 316)
Uszczelnienia z PTFE
Rodzaj mocowania DIN 2502 PN16 PLATE FLANGE

 

Napęd zaworu

Zakres obrotu 90°
Czas przejścia między skrajnymi położeniami 12 sek. +/- 10%
Napięcie zasilania 24V DC
Prąd pobierany podczas przejścia 1A
Maksymalny prąd rozruchowy 3A max
Moc pobierana podczas przejścia 24W
Moc pobierana podczas spoczynku 4W max (grzałka zapobiegająca kondensacji)
Zakres temperatur pracy -20°C ÷ 70°C
Klasa szczelności IP67
Masa 1.8kg

 

Rysunki