Система многокомпонентного анализа концентрации травильного раствора (онлайн анализатор)

Техническое предложение

Инжиниринговая компания ENCE GmbH для стадии травления стальной полосы предлагает современную автоматизированную систему многокомпонентного анализа концентрации травильного раствора.

Непрерывная информация о концентрации каждого из основных компонентов чрезвычайно необходима для оптимального контроля технологического процесса, что гарантирует высокий уровень качества проведения процесса травления, повышает производительность технологической линии и обеспечивает надежность работы всех агрегатов участка травления. Такие данные необходимы как для непрерывных, так и периодических процессов в металлургической промышленности.

Стандартно целей онлайн анализа компонентов в металлургии используются промышленные анализаторы, в основе действия которых лежат различные классические лабораторные методы анализа. Такие анализаторы отличаются сложностью конструкции. Эти приборы позволяют определять концентрацию отдельных компонентов в многокомпонентной смеси травильного раствора. Но такие приборы имеют ряд недостатков:

Высокие эксплуатационные расходы;
Расходы на реактивы;
Непостоянная работа.

Альтернативой таким приборам может служить предлагаемый автоматизированный онлайн анализатор с комбинированным методом, в котором система обрабатывает сигналы, характеризующие физические свойства многокомпонентной смеси. Такой метод не требует дорогостоящего оборудования, и отличаться низкими эксплуатационными расходами и долговечностью.

Передаваемые сигналы от сенсоров предлагаемого анализатора обрабатываются в рамках многомерной модели, позволяющей рассчитать текущие концентрации каждого из компонентов.

В зависимости от поставленных задач в основе принципа работы анализатора может лежать измерение параметров в следующей комбинации:

Скорость звука и плотность;
Скорость звука и проводимость;
Скорость звука и показатель преломления.

Измерение концентрации онлайн анализатором

Ультразвуковой онлайн анализатор предназначен для измерения концентрации и плотности жидкостей. Принцип работы анализатора, это измерение прибором скорости звука и сравнение его значения с данными калибровочной кривой зависимости скорости звука в жидкой среде от концентрации.

Типовое применение анализатора

Рис.1 Мониторинг концентрации и процесса смешения

Рис.2 Мониторинг предельных значений

Контроллеры системы многокомпонентного анализа

Настройка онлайн анализатора осуществляется оператором через контроллер. Контроллер имеет большой графический дисплей и обслуживается интуитивно четырьмя функциональными клавишами. Благодаря интерфейсу с многочисленными цифровыми опциями обеспечивается простая интеграция в любую систему контроля. В зависимости от целей, условий применения и заводского оборудования существуют модели контроллеров с различным набором опций.

Удобное для пользователя меню позволяет сконфигурировать систему многокомпонентного анализа оптимальным образом, позволяющим получить более высокую точность, разрешение и представление данных.

32-битная микропроцессорная технология, TFT цветной дисплей с высокой степенью разрешения для наилучшей видимости в любых условиях освещения;
Степень защиты IP65 передней панели, возможности установки корпуса контроллера в распределительный щит или распределительный шкаф;
Входы и выходы сигналов от 4 до 20 мА, релейные контакты, отказоустойчивые контакты с такими протоколами как TCP/IP и Fieldbus;
Память для хранения данных и отслеживание событий и демонстрация текущих значений параметров по нескольким каналам;
Долговременная RAM карта для конфигурирования и обработки данных системы;
Многоязычный пользовательский интерфейс;
Коды доступа к различным уровням системы в зависимости от прав пользователя;
Специальная система, при помощи которой можно непосредственно наблюдать излучаемый сигнал.

Сенсоры системы многокомпонентного анализа

Практически для любой области применения предлагаются удобные сенсоры с необходимым оборудованием для монтажа. С возможностью подсоединения к трубе размером до 1 мм (1/8") и встроенным датчиком температуры которые очень легко соответствуют основным рекомендациям по применению.

Преимущества многокомпонентного онлайн анализатора концентрации травильного раствора:

Сенсор в жёстком полностью закрытом корпусе;
Запатентованные высокоэффективные технологии, позволяющие получать надёжные результаты даже в условиях высокого содержания газовых пузырей;
Широкий диапазон рабочих температур и давления (температура до 200 °C, давление до 500 бар);
Дополнительные опции, такие как определение наличия потока или наличия среды вокруг сенсора.
Наличие цифрового сенсора гарантирует высокую точность результатов, небольшое время отклика и надёжную передачу данных.
Графическое отображение принимаемого высокочастотного звукового сигнала, позволяющее оптимально настроить измерительную систему.

ПРИМЕР

Технические характеристики и комплектация системы

В качестве примера компания ENCE GmbH предлагает рассмотреть вариант онлайн анализатора концентрации многокомпонентного травильного раствора стадии травления стальной полосы.

Параметры измерения
Назначение непрерывное измерение концентрации трёхкомпонентной жидкости
Среда 1	HCL
Среда 2	FeCL₂₃
Дополнительный компонент	H₂0
Точность	5 г/л
Температура	от 75 до 95 С
Давление	от 3 до 5 бар

1. Регулятор №1

Количество: 1 шт.

Описание и комплектация

Показания

Графический TFT-дисплей (ЖК-дисплей с активной матрицей), 320×240 пикселей;
Отображение концентрации и температуры;
Отображение названия продукта;
Отображение информации о статусе и предельных величинах.

Функции

Выбор продукта из 16 продуктов;
Незашифрованное извещение об ошибке;
Задание параметров в виде древовидной структуры;
Многоязыковые инструкции оператору (руководство оператора).

Вводы и выводы

2 аналоговых вывода 4…20 мА;
1 аналоговой ввод 4…20 мА;
2 цифровых вывода;
4 цифровых вывода;
Интерфейс RS232.

Датчики

Один подключаемый датчик скорости звука.

Питание
Напряжение	120–230 В переменного тока ±10%
Частота	50 — 60 Гц
Потребление мощности	35 Вт
Питание датчиков	происходит от контроллера

2. Регулятор №2

Количество: 4 шт.

Описание и комплектация

Показания

Графический TFT- дисплей 320×240 пикселей;
Отображение концентрации и температуры;
Отображение названия продукта;
Отображение информации о статусе и предельных величинах;
Представление трендов.

Функции

Подсчёт 2 концентраций;
Выбор продукта из 32 продуктов;
Протокол регистрации данных, 15000 наборов данных, с 32 измеряемыми величинами на каждый набор;
Изменение названия продукта;
Незашифрованное сообщение об ошибке.

Вводы и выводы протокола регистрации событий

4 аналоговых вывода 4…20 мА;
4 аналоговых ввода 4…20 мА;
6 цифровых выводов;
8 цифровых вводов;
Интерфейс RS232.

Датчики

Датчик скорости звука;
Датчик с двумя физическими измеряемыми величинами (плотность, проводимость, индекс преломления). Подсоединение осуществляется посредством аналогового ввода.

Питание
Напряжение	110–230 В переменного тока ±10%
Частота	50 — 60 Гц
Потребление мощности	35 Вт
Питание датчиков	происходит от контроллера
Пластиковый корпус для регулятора
Исполнение	IP56 (Nema 12)
Тип монтажа	настенный, со смотровым окном
Материальное исполнение	пластик
Размеры	500×500×300 мм

Регулятор напряжения питания

Для регулирования напряжения питания 24 В постоянного тока.

Дополнительное оборудование

1. Промышленный модем регулятора

Количество: 1 шт.

Программируемый, с кабелем TBR21, TBR15, TIA/EIA/IS-968 стандартно используемый для Европы, США, Канады.

2. Подключение шины Profibus DP.

Количество: 1 шт.

3. Программное обеспечение для персонального компьютера

Количество: 1 шт.

Является удобным программным обеспечением для персонального компьютера, с помощью которого быстро и просто выполняются различные задания конфигурации на контролёрах, а именно:

Загрузка набора данных по продукции;
Считывание журнала регистрации контроллера;
Технологический контроль непосредственно на линии и изображение усреднённой кривой;
Сохранение данных измерений;
Ввод параметров прибора;
Оформление таблицы параметров прибора;
Дистанционное управление через модемное соединение;
Доступ к прибору через сетевое соединение;
Калькуляция набора данных по продукции.

4. Трубчатый сенсор

Количество: 5 шт.

Сенсор фланцевого типа предназначен для применения в коррозионно-активной среде на неопасных участках.

Технические характеристики
Температура среды, в которую погружен сенсор	до 100°С
Давление	16 бар
Материал сенсора	термопластичное покрытие из фтор полимера
Способ монтажа	промежуточный фланец
Исполнение корпуса	IP 65
Номинальный диаметр	80 мм
Промежуточная длина	30 мм
Взрывозащита	нет
Питание	24 В постоянного тока
Мощность	6 Вт

5. Высокоэффективное керамическое изделие, обработанное ультразвуком

Количество: 5 шт.

Высокоэффективное керамическое изделие, обработанное ультразвуком, делает возможным применение в сложных условиях для измерения.

6. Bus-кабель

Количество: 4 шт.

Bus-кабель для укладки внутри и снаружи при температуре от -30 до +70°С. Стандартный рулон 10 метров. С наружной оболочкой по стандарту VDE0816. Данная конструкция подходит для жесткой и условно гибкой укладке во внутренней и внешней области помещения, также и для укладки в земле. При наземной укладке наружная оболочка нечувствительна против атмосферного ультрафиолетового излучения.

7. Внешний кабель для соединения 4–20 мА

Количество: 40 метров (4 рулона по 10 метров).

Кабель для укладки внутри и снаружи при температуре от -30 до +70°С. Внешний диаметр 7,4 мм. Сопротивление в цепи 18,6 Ом/100 метров. С наружной оболочкой по стандарту VDE0816. Данная конструкция подходит для жёсткой и условно гибкой укладке во внутренней и внешней области помещения, также и для укладки в земле. При наземной укладке наружная оболочка нечувствительна против атмосферного ультрафиолетового излучения.

8. Измерительный преобразователь для измерения проводящей способности
Количество	4 шт.
Аналоговый вывод сигнала	4 — 20 мА
Тип монтажа	настенный
Взрывозащита	сертификат ATEX для зоны II G EEx ia IIC Т4-Т6

9. Датчик для без электродного измерения проводящей способности

Количество: 4 шт.

Примечание и пояснение

Каждый ультразвуковой зонд (трубчатый сенсор) работает с собственным микропроцессором, который берет на себя общее управление и сообщается с контроллером через BUS кабель. С контроллером № 1 один ультразвуковой зонд может обслуживаться одним контроллером. С контроллером № 2 до 4-х ультразвуковых зондов могут обслуживаться одним контроллером. Соединение зондов с контроллером осуществляется через шинный кабель с максимальной длинной провода 1000 метров. Каждый зонд имеет обширные функции само калибровки и диагностики.

Кроме предлагаемого онлайн анализатора концентрации многокомпонентного травильного раствора компания ENCE GmbH может поставить отдельные узлы, агрегаты и комплектующие к автоматизированным линиям травления рулонной стали, горячего цинкования рулонной стали и линии нанесения лакокрасочного и полимерного покрытия стальной полосы.