Volymflödesmätning för högviskösa medier
Stabilitet över tid och enkel rengöring tack vare SAW-sensor – Samarbete med Polymaterials AG
FLOWave-volymflödessensorn är lämplig för nästan alla industrier, även inom polymerproduktion. Polymaterials AG använder dem under uppskalningen i testanläggningen på Chempark Leverkusen för att bestämma tillförseln av det högviskösa mediet framför extrudern.
”Eftersom vi ofta måste göra pionjärarbete och bryta ny mark är vi också beroende av kreativitet när det gäller teknisk implementering och gillar att tänka utanför boxen, särskilt när vi skalar upp, för att se vad som kan användas.”
Även de minsta förändringarna har stora effekter
Under uppskalningen arbetar produktionsanläggningen för termisk avgasning med en planetrullextruder som kemisk reaktor. Samspelet i extruderingsprocessen är här mycket varierande. Tryck, rotationshastighet, temperaturzoner och volymflöde spelar en viktig roll. Eftersom även den minsta förändring i en av parametrarna kan ha stor inverkan på hela processen, är det viktigt att känna till så många påverkande variabler som möjligt eller att hålla dem konstanta. ”Beroende på process kan det röra sig om så många som 50 parametrar”, förklarar Christian Hauner. För att validera processen ska extrudern hela tiden mata ut en viss mängd polymergranulat i slutet. Genomströmningen är därför en viktig faktor inom polymerproduktion. Hur mycket polymer som flödar in i extrudern och hur mycket granulat som lämnar extrudern är viktiga indikatorer för att bedöma produkt- och processkvaliteten. Hittills har dock genomströmningen endast kunnat bestämmas gravimetriskt via det erhållna granulatet. Att samla in och väga granulatet var dock mycket tidskrävande och kostsamt. “Vi hade först inget annat val. Tyvärr har volymflödesmätare som bygger på Coriolis-principen framför extrudern tidigare visat sig vara olämpliga”, understryker Christian Hauner. Om ett test inte gick som förväntat måste sensorn kasseras eftersom de böjda mätrören inte kunde rengöras. Dessutom måste ett stort motstånd övervinnas vid start. Naturligtvis är det bättre att samtidigt kontrollera vad som flödar in i extrudern.
”Om vi till exempel vet att 60 liter per timme flödar in, kan vi utvärdera processkvaliteten i slutet baserat på det granulat som erhålls. Med FLOWave kan reglering av volymflödet och ett stationärt driftläge realiseras på ett mycket bra sätt.”
Kontinuerlig flödesmätning i extruderns inlopp
Polymerspecialisterna hittade till slut en praktisk lösning för volymflödesmätning i extruderns inlopp under ett mässbesök hos Bürkert. Valet föll på volymflödesmätaren FLOWave. Under tiden har volymflödesmätaren visat sig fungera i testanläggningen och det finns planer på att använda fler av dess funktioner i framtiden, till exempel för att bestämma densitet. Den fungerar enligt SAW-metoden (Surface Acoustic Waves), och använder alltså utbredningshastigheten hos akustiska ytvågor i vätskor. I omfattande tester med högviskösa polymerer och temperaturer på upp till 80 °C var volymflödesmätaren övertygande i alla avseenden. Mätsystemet behöver inte ha några sensorelement i mätröret, vilket har flera fördelar:
- Inga läckage
- Ingen materialinkompatibilitet
- Inget underhåll
- Inget tryckfall
- Enkel rengöring
- Sensorn beter sig som ett rör (långtidsstabilitet, ingen efterkalibrering)
- Noggrannhet på 0,4 % av mätvärdet
- Tillverkad av högkvalitativt rostfritt stål
- Betydligt lättare än jämförbara Coriolis-system
I DN 15-versionen som installeras framför extrudern väger den ca 3 kg, dvs. bara cirka en tiondel av ett jämförbart Coriolis-mätsystem. Detta gjorde hanteringen under installationen mycket enklare. Monteringsläget är valfritt. Skärmen kan placeras efter behov, så att volymflödesmätaren kan användas i valfri position. Driftsättning lättåtkomlig för konfiguration. Olika display- och regleringsalternativ finns tillgängliga på processtyrsystemet. Under drift förbrukar SAW-volymflödesmätaren lite energi och den slitagefria mätprincipen sparar servicekostnader.
“Driftsättningen var enkel. Vi kunde göra detta själva och ringde bara Bürkert snabbt om vi hade några frågor, och de hjälpte oss snabbt och kompetent. I Bürkert har vi hittat en samarbetsvillig och kompetent partner som vi kommer att fortsätta att arbeta med i framtiden.”
Tack vare det breda utbudet av alternativ och konstruktioner är kontinuerlig flödesmätning baserad på SAW-principen också lämplig för många andra industrier, särskilt eftersom FLOWave kan tillhandahålla ytterligare mätvärden som medietemperatur och koncentration och upptäcka föroreningar.
“I omfattande tester med högviskösa polymerer och temperaturer på upp till 80 °C var volymflödesmätaren övertygande i alla avseenden. Dessutom kräver mätsystemet inte att några sensorelement finns i mätröret, vilket gör det enkelt att rengöra det om ett test går annorlunda än förväntat.”