Kontrola zásob Vážení nádrží a sil Gravimetrická kontrola představuje jednu z nejpřesnějších metod kontroly stavu zásob. Díky špičkové přesnosti je gravimetrická kontrola hladiny zásob vhodná k měření zásob drahých pevných materiálů, kapalin a v některých případech dokonce i plynů. Snímače jsou umístěné vně zásobníku, takže umožňují měřit i agresivní, horké, zmrazené, nesypké a nenivelizující materiály. Vážení nádrží/sil je v mnoha aplikacích upřednostňováno i z jiných důvodů. Díky konstrukci váhových systémů nemusí obsluha nikdy manipulovat s váženým materiálem. Možnost kontaminace uskladněných materiálů je takřka zcela odstraněna. Výsledky jsou navíc zcela nezávislé na tvaru zásobníku, měřených materiálech a parametrech procesů, jako jsou například teplota nebo viskozita materiálů. Správně navržený a instalovaný systém se vyznačuje velmi nízkými nároky na údržbu a slibuje dlouhou životnost. Pravidelná údržba a kalibrace jednou ročně je u rozumně používaných váhových systémů zárukou spolehlivé kontroly stavu zásob po celá desetiletí. Tato bílá kniha pojednává o výhodách využití vážení zásobníků a sil a o hlediscích, která je třeba vzít v úvahu při jeho optimalizaci. Obsah 1 Výhody gravimetrické kontroly 2 Konstrukce vážení zásobníků 3 Montáž váhy 4 Váhové terminály a převodníky 5 Údržba 6 Shrnutí 7 Další zdroje
1 Výhody gravimetrické kontroly hladiny zásob Gravimetrická kontrola umožňuje vysoce efektivní správu zásob. Důvodem je zejména nezávislost gravimetrické kontroly na řadě vlivů, se kterými se musejí jiné technologie vyrovnávat. Konstrukci zásobníku lze optimalizovat pro měřený materiál. Gravimetrická kontrola zásob nabízí vysokou úroveň výrobní flexibility. Materiály a různé procesní parametry, například teplotu, viskozitu, hustotu a tlak, lze měnit bez potřeby rekalibrace nebo justování senzorů. Hygiena Gravimetrická kontrola zásob nevyžaduje přímý kontakt výrobku se snímačem. Nevyžaduje ani zvláštní přístup k zásobníku nebo přímý kontakt s materiálem, jak je tomu v případě jiných technologií. Celou údržbu lze provést bez kontaktu se skladovaným materiálem nebo vnitřních částí zásobníku. Zásobník tedy lze snadno optimalizovat z hlediska hygieny a nízké kontaminace. Přesnost Gravimetrická metoda poskytuje dlouhodobě kvalitní řízení zásob díky kombinaci nejvyšší úrovně přesnosti a flexibility. Dokonce i jednoduché systémy dosahují úrovně přesnosti 1 % a vyšší. V optimalizovaných systémech může přesnost činit i méně než 0,1 % aplikovaného zatížení. Žádná jiná kontrolní technologie využívaná v zásobnících se této úrovni ani zdaleka neblíží. Váživost Jednotlivé snímače a váhové moduly jsou k dispozici v provedení s váživostí od několika kilogramů až po stovky tun. Pod jediný zásobník lze umístit několik snímačů a modulů, které společně dosahují čistou váživost několika set tun. Odolnost Snímače lze integrovat do celých váhových modulů s ochranou proti přetížení nastavenou z výroby. Použité mechanismy chrání snímače proti poškození působením větru. V případě instalace zásobníku ve větrných nebo seismicky aktivních oblastech lze zásobník ochránit i proti překlopení. Stabilizátory chrání snímače proti působení torzních sil, které vznikají použitím míchadel uvnitř zásobníku. Volný výběr materiálu zásobníku Výrobci zásobníků mohou volit nejvhodnější výrobní materiál i kvalitu povrchové úpravy, aniž by výběrem jakkoli ovlivnili přesnost. Tato skutečnost výrazně usnadňuje konstrukční fázi i výrobu zásobníků a sil určených ke skladování potravin. Flexibilní využití a vždy přesné výsledky Vážení zásobníků je vysoce flexibilní. Výsledky měření jsou nezávislé na těchto vlastnostech: Tvar zásobníku: Gravimetrickou kontrolu zásob lze využít u zásobníků všech tvarů, což umožňuje optimalizaci průtoku materiálu. Měřený materiál: Gravimetrická kontrola zásob je zcela nezávislá na materiálu. Lze ji využít k měření kapalin, vysokoviskózních kapalin, mletých materiálů, lepivých sypkých materiálů, pěn apod. Změna materiálu nevyžaduje rekalibraci ani výměnu snímačů. Vážení umožňuje měřit vstup různých materiálů do procesů dávkování a míchání. Parametry procesu: Změny teploty, tlaku, hustoty a viskozity nijak neovlivňují výsledky. Gravimetrická kontrola zásob je vždy přesná. Jediná technologie měření V celém výrobním procesu lze využít jedinou společnou technologii kontroly zásob. Použití jediné technologie snižuje nároky na zaškolení obsluhy. 2 METTLER TOLEDO Bílá kniha Kontrola zásob
Dlouhá životnost / Nízké nároky na údržbu Snímače kladou pouze nízké nároky na údržbu. V porovnání s jinými technologiemi kontroly stavu zásob vyžadují i méně častou kalibraci. V závislosti na okolních podmínkách, způsobu provedení instalace a ochranných opatřeních mohou poskytovat spolehlivé výsledky po dlouhá desetiletí. 2 Konstrukce vážení zásobníků Kompresní váhové moduly METTLER TOLEDO Váhové moduly snadno přemění takřka každou nádrž, násypku nebo silo na váhu. Jsou vybaveny všemi funkcemi potřebnými k dosažení požadované přesnosti a bezpečnosti, včetně možnosti provozu za různých teplot. Existují dva hlavní typy váhových modulů: Kompresní váhové moduly jsou navrženy tak, aby zásobník nebo jinou konstrukci bylo možno umístit na moduly. Tenzometrické váhové moduly jsou navrženy tak, aby zásobník nebo jinou konstrukci bylo možno na moduly zavěsit. Volba mezi kompresními nebo tenzometrickými váhovými moduly závisí na konkrétní aplikaci. Následující tabulka obsahuje přehled všeobecných hledisek ovlivňujících výběr typu váhového modulu. Tenzometrické váhové moduly METTLER TOLEDO Hledisko Kompresní váhové moduly Tenzometrické váhové moduly Místo na podlaze Vyžadují dostatečné místo na podlaze z důvodu umístění zásobníku. Mohou vyžadovat další rezervní prostor okolo zásobníku. Nevyžadují místo na podlaze a lze je zavěsit tak, aby umožnily volný pohyb pod zásobníkem. Konstrukční omezení Hmotnostní omezení Vyrovnání snímačů Podlaha s nedostatečnou nosností může vyžadovat konstrukční úpravy nebo zvláštní instalaci, která umožní pojmout hmotnost naplněného zásobníku. V zásadě bez omezení. Tři podpěry zásobníku zajišťují rovnoměrné rozložení zátěže. Při použití více než čtyř váhových modulů je dosažení rovnoměrného rozložení zátěže obtížné. Konstrukční tvary se mohou lišit a musí zohledňovat nerovnosti podlahy, dostupné podpěrné trámy a velikost, tvar a stav zásobníku. Závěsy a stropy s nedostatečnou nosností mohou vyžadovat konstrukční úpravy nebo zvláštní instalaci, která umožní pojmout hmotnost naplněného zásobníku. Tenzometrické moduly jsou k dispozici s nosností až 10 t (20 000 lb). Váživost tenzometrického systému omezuje tato nosnost a konstrukční hlediska. Vyrovnání snímače se nebude příliš měnit, protože tažné vzpěry a další podpěrné prvky vyrovnají většinu nerovností. 3 METTLER TOLEDO Bílá kniha Kontrola zásob
Podpěrná konstrukce zásobníku s váhou by se měla co nejméně vychylovat a každé vychýlení by mělo být na všech podpěrných bodech stejné. Nadměrné vychylování může způsobit ohýbání vstupního a výstupního potrubí a v jeho důsledku chyby linearity. Nerovnoměrné vychýlení může způsobovat chyby opakovatelnosti, linearity a návratu na nulu v důsledku deformací. V extrémních případech může mít za následek i přetížení snímačů umístěných na pevnějších částech podpěrné konstrukce. Počet potřebných váhových modulů U stávajících instalací je počet váhových modulů stanoven počtem podpěr. Je-li zásobník vybaven čtyřmi stojany, je třeba použít čtyři váhové moduly. čtyři nebo i více podpěrných bodů, které zásobníku poskytnou větší stabilitu a ochranu proti převrácení. Konstrukční aspekty v kontextu kalibrace Způsob kalibrace je třeba stanovit před zahájením konstrukční fáze, protože existují celkem tři různé kalibrační metody, které výrazně ovlivňují konstrukci nádrží a sil. Kalibrace při plném zatížení pomocí certifikovaných závaží navázaných na národní etalon zaručuje nejvyšší přesnost a snížení rizik. Tato metoda se používá v případě drahých materiálů a v případě, kdy nádrž nelze naplnit na celou kapacitu materiálem, který je následně skladován na vodě. U nových instalací se upřednostňuje tříbodový podpěrný systém. Využití tříbodového systému zajišťuje správné rozložení zátěže na váhové moduly. V místech ohrožených vodou, stříkajícími kapalinami nebo seismickými vlivy může zásobník vyžadovat Krokovou kalibrací se rozumí využití závaží ve výši 20 % plné váživosti. Po dokončení první fáze kalibrace se závaží nahradí vodou nebo jinou vhodnou náhradní látkou, kterou se zásobník naplní do 20 % plné kapacity. Následně se opět přidá závaží, které váhu zatíží na 40 % váživosti. V rámci třetího kroku jsou tato závaží opět nahrazena vodou. Poté se opět přidají další závaží na úroveň 60 % váživosti. Tento postup se opakuje až do dosažení 100 % plné váživosti. Metoda METTLER TOLEDO CalFREE zajišťuje přiměřenou přesnost bez použití zkušebních závaží. Samotná kalibrace snímačů se provádí ve výrobě. Přitom je zaznamenána každá odchylka od návazného zkušebního závaží. Každý snímač, který lze využít v metodě CalFree, je dodáván s uvedením hodnoty odchylky. Tyto hodnoty jsou po montáži snímačů uloženy do elektronického váhového systému a nahrazují kalibraci s využitím závaží. Metody plného zatížení a krokové kalibrace vyžadují použití příslušenství, na které se umísťují nebo zavěšují zkušební závaží. Použití metody CalFree vyžaduje převodníky nebo váhové terminály, které umožňují zadání hodnot odchylek jednotlivých snímačů. 4 METTLER TOLEDO Bílá kniha Kontrola zásob
3 Montáž váhy Přesnost a bezpečnost vážení zásobníků závisí na správné instalaci a kalibraci váhových modulů. Při svařování podpěrné konstrukce a montáži zásobníku se doporučuje používat makety snímačů. Předejdete tak přetížení a průtoku elektrického proudu snímačem během svařování. Makety snímačů lze použít i při betonování základní desky pro váhové moduly. Dále doporučujeme provést kalibraci pomocí certifikovaných závaží, navázaných na národní etalon, při zatížení alespoň 20 % plného zatížení. Jestliže skladujete drahý materiál nebo jestliže nepřesné výsledky znamenají vysoké riziko, doporučujeme provést krokovou kalibraci nebo kalibraci při plném zatížení. Prvotní instalaci a kalibraci doporučujeme svěřit zkušeným technikům, kteří zaručí dosažení optimální přesnosti a bezpečnosti. K prvotní kalibraci by měla autorizovaná osoba vydat příslušný certifikát. Tento certifikát stvrzuje správnou instalaci a kalibraci od samotného počátku provozu. 4 Váhové terminály a převodníky Jednoduché váhové terminály zobrazují údaje o hmotnosti. Převodníky pouze přeposílají signál prostřednictvím sériového rozhraní nebo sběrnice Fieldbus do systému PLC nebo ERP. Moderní terminály však umí mnohem více než jen zobrazovat hmotnost a přeposílat signály. Tyto terminály, často vybavené vyspělými filtry k odstranění vlivů okolních vibrací a vibrací z míchadel, hrají důležitou roli i v poskytování přesných výsledků. Funkce prediktivní údržby varuje obsluhu před možnou nastávající poruchou. Popis této funkce je uveden v následující kapitole. Terminál s funkcí METTLER TOLEDO CalFREE umožňuje kalibraci bez použití závaží. Tato funkce dokáže ušetřit výrazné částky za montáž a opravy v aplikacích s nízkými požadavky na přesnost a bez požadavků na návaznost. 5 Údržba U každého váhového přístroje doporučujeme vykonávat pravidelnou údržbu. Ve většině aplikací postačí roční interval při 20% zatížení. Harmonogram údržby by se však měl vždy zakládat na důkladném posouzení rizik, které zohledňuje důsledky chybných výsledků, minimální navážku a náklady na suroviny. Společnost METTLER TOLEDO poskytuje osvědčené a plně profesionální metody pro dosažení optimální kalibrace. Naši odborníci v rámci pravidelné údržby zkontrolují stav snímačů, spojovacích skříněk, kabelů a terminálů. Současně provedou i zátěžové zkoušky s využitím certifikovaných závaží navázaných na národní etalon a dle potřeby provedou i rekalibraci modulů. Tato minimální údržba obvykle zaručí bezproblémový provoz váhy po celá desetiletí. Vyspělé váhové terminály a převodníky nabízejí prediktivní údržbu, která spočívá v nepřetržité kontrole signálů snímačů z hlediska přítomnosti abnormalit. Při zjištění nesrovnalostí ihned informují obsluhu. V extrémních případech dokáží i elektronicky nahradit vadný snímač až do jeho výměny. 5 METTLER TOLEDO Bílá kniha Kontrola zásob
6 Shrnutí Gravimetrické měření pomocí vah pro vážení zásobníků představuje nejpřesnější způsob kontroly zásob. Poskytuje maximální svobodu pro přizpůsobení zásobníků procesům i skladovanému materiálu a současně umožňuje i výraznou flexibilitu při správě materiálů. Vážení zásobníků se vyznačuje i vysokou úrovní hygieny a flexibility procesů. Teplota, hustota ani viskozita materiálu neovlivňují měření, takže při změně skladovaného materiálu nebo při úpravách receptury není třeba provádět rekalibraci ani výměnu senzorů. Tato úroveň flexibility zvyšuje i nákladovou efektivitu této metody. Výběr kompresních nebo tenzometrických váhových modulů i jejich počet ovlivňuje konkrétní aplikace a zamýšlený způsob využití. U nových systémů se upřednostňuje tříbodová konstrukce váhového modulu, která umožňuje rovnoměrné rozložení zatížení. Další faktory se zohledňují, jakmile do hry vstoupí parametry procesu. Požadavky na údržbu váhových modulů používaných k vážení zásobníků jsou minimální. Správně navržený systém provozovaný v mírných klimatických podmínkách vyžaduje testování a kalibraci pouze jednou ročně a nabízí desítky let spolehlivého provozu. Využitím gravimetrické technologie stačí k vážení všech zásobníků a řadě dalších aplikací na výrobní lince jediná technologie. Společnost METTLER TOLEDO Vám pomůže uceleným sortimentem výrobků, instalací i poradenstvím k údržbě prostřednictvím kompletní technické dokumentace a široké nabídky servisních služeb. 7 Další zdroje Produkty METTLER TOLEDO pro vážení nádrží a sil www.mt.com/tank-weighing Nabídka váhových modulů METTLER TOLEDO www.mt.com/weighmodules Stáhněte si obsáhlou technickou dokumentaci www.mt.com/ind-system-handbook www.mt.com/ind-food-productivity-guide2 Další informace Mettler-Toledo, s.r.o. Třebohostická 2283/2 100 00 Praha 10 Česká republika Telefon +420 226 808 150 Fax +420 226 808 170 Technické změny vyhrazeny 03/2012 Mettler-Toledo, s.r.o. MarCom Industrial