W przemysłowym transporcie płynów przemieszczanie cieczy z jednego punktu do drugiego nie jest tym samym, co kontrolowanie ilości cieczy wprowadzanej do procesu. Konwencjonalna pompa transferowa może dostarczyć wymaganą objętość w jednych warunkach pracy, ale zmiany ciśnienia tłoczenia, lepkości, temperatury lub warunków ssania mogą spowodować zmianę rzeczywistego przepływu. W przypadku dozowania środków chemicznych, formułowania, produkcji farmaceutycznej, przetwarzania żywności i uzdatniania wody ta różnica może mieć wpływ na skład produktu, skuteczność oczyszczania i powtarzalność procesu.
Właściwie dobrany system urządzeń do pomiaru cieczy jest projektowany w oparciu o wymagany przepływ, a nie tylko o zdolność do transportu cieczy. Celem jest wielokrotne dostarczanie określonej ilości w rzeczywistych warunkach procesu. Wymaga to dopasowania urządzenia dozującego, zwilżanych materiałów, ciśnienia znamionowego i metody kontroli do cieczy i procesu.
Urządzenie do pomiaru cieczy to sprzęt przeznaczony do pomiaru, regulacji lub dostarczania kontrolowanej ilości cieczy przy określonym natężeniu przepływu. W zależności od zastosowania system może wykorzystywać wyporową pompę dozującą, przepływomierz, pompę o zmiennej prędkości, zawór regulacyjny, czujnik lub kombinację tych elementów.
Do zastosowań dozujących powszechnie wybiera się wyporowe pompy dozujące, ponieważ ich dostarczana objętość jest powiązana z wydajnością i częstotliwością roboczą. Wydajność można następnie regulować poprzez długość skoku, prędkość pompy lub jedno i drugie. Dzięki temu nadają się do dozowania przy niskim przepływie i zastosowań, w których wymagana jest kontrolowana prędkość podawania.
Jednak sama pompa nie decyduje o dokładności całego systemu. Ciśnienie, lepkość, temperatura, warunki ssania, kalibracja i strategia kontroli mogą mieć wpływ na dostarczany przepływ. Z tego powodu dozowanie cieczy należy traktować jako problem związany z projektowaniem systemu, a nie proste zadanie związane z doborem pompy.
Pierwszym krokiem jest zdefiniowanie pełnego zakresu działania. Kupujący powinni podać przepływ minimalny, normalny i maksymalny, a nie podawać jedynie maksymalną wydajność.
Na przykład proces wymagający 10 l/h podczas normalnej produkcji, ale czasami zwiększający się do 50 l/h, ma zupełnie inne wymagania od procesu, w którym w sposób ciągły przebiega około 45–50 l/h. Jeśli wybrana pompa jest nadmiernie przewymiarowana, normalny punkt pracy może spaść w pobliżu dolnej granicy kontrolowanego zakresu, gdzie regulacja przepływu i powtarzalność mogą stać się trudniejsze.
Współczynnik ograniczenia jest zatem ważnym parametrem wyboru. Opisuje użyteczną zależność pomiędzy przepływem maksymalnym i minimalnym w określonym zakresie wydajności. Na przykład ograniczenie 10:1 oznacza kontrolowany zakres od 100% do 10% wydajności znamionowej w podanych warunkach wydajności.
Dokładność i powtarzalność należy również oceniać osobno. Dokładność opisuje stopień, w jakim dostarczony przepływ odpowiada wymaganej wartości zadanej, natomiast powtarzalność dotyczy zdolności do uzyskania zasadniczo tego samego wyniku przy powtarzaniu warunków pracy i ustawień. Liczby te mają znaczenie tylko wtedy, gdy warunki testowe i zakres roboczy są jasno określone.
Ciśnienie jest kolejnym krytycznym czynnikiem. Pompa dozująca, która działa prawidłowo przy stabilnym ciśnieniu tłoczenia, może zachowywać się inaczej, gdy ciśnienie za pompą znacznie się zmieni. Dlatego też kompletny system powinien uwzględniać ciśnienie znamionowe pompy, opór rurociągów, warunki przeciwciśnienia i wszelkie elementy sterujące ciśnieniem.
Równie ważne są właściwości cieczy. Wyższa lepkość może zmienić zachowanie ssania, reakcję zaworu i wydajność objętościową, szczególnie gdy sprzęt został pierwotnie wybrany do stosowania z cieczami o niskiej lepkości. Temperatura może również zmieniać lepkość i gęstość, co oznacza, że proces obejmujący podgrzaną żywicę lub stężony środek chemiczny może wymagać innego wymiarowania tej samej cieczy w temperaturze otoczenia.
W przypadku mediów korozyjnych należy wybrać zwilżane części zgodnie z rzeczywistą kompatybilnością chemiczną. W zależności od stężenia, temperatury i warunków ekspozycji, materiały mogą obejmować stal nierdzewną, konstrukcyjne tworzywa sztuczne, elastomery lub specjalistyczne stopy. Decyzja dotycząca materiału powinna opierać się na całym środowisku chemicznym, a nie tylko na nazwie chemicznej.
Nie ma jednej zasady dozowania odpowiedniej dla każdego zastosowania.
Do dozowania chemikaliów odpowiednia może być membranowa lub tłokowa pompa dozująca o wyporowym działaniu, gdy proces wymaga kontrolowanego niskiego przepływu przy stosunkowo wysokim ciśnieniu. Systemy te są szeroko stosowane do kwasów, zasad, chemikaliów do obróbki i innych płynów procesowych, gdzie kontrolowane dozowanie jest ważniejsze niż proste przenoszenie cieczy.
W przypadku procesów farmaceutycznych i formułowania wybór może kłaść większy nacisk na powtarzalność, zgodność materiałową, łatwość czyszczenia i kontrolowany przepływ. Pompę i układ pomiaru przepływu należy rozważyć łącznie z procesem produkcyjnym i wymaganiami sanitarnymi.
W przypadku produkcji żywności i napojów znaczenie może mieć lepkość produktu, temperatura, wymagania higieniczne i wrażliwość na ścinanie. Urządzenie wybrane wyłącznie z tabeli nominalnego natężenia przepływu może nie działać zgodnie z oczekiwaniami, jeśli ciecz stanie się znacznie gęstsza w niższych temperaturach.
W przypadku uzdatniania wody dawki środków chemicznych mogą się zmieniać w zależności od obciążenia instalacji lub zmierzonej jakości wody. Ręcznie regulowana pompa może być odpowiednia do prostego zastosowania ze stałą dawką, podczas gdy proces wymagający ciągłej regulacji może wykorzystywać sygnał 4–20 mA, wejście impulsowe, sterowanie oparte na VFD lub PLC.
Przepływomierz staje się szczególnie przydatny, gdy proces wymaga potwierdzenia faktycznej dostawy. Zamiast zakładać, że prędkość pompy jest równa przepływowi, system może zmierzyć przepływ za pompą i wykorzystać ten sygnał do korekty. W układzie zamkniętym pompa dozująca zapewnia kontrolowane źródło przepływu, podczas gdy przepływomierz zapewnia sprzężenie zwrotne. PLC lub sterownik może następnie dostosować prędkość lub wydajność pompy zgodnie ze zmierzonym odchyleniem. Wytyczne dotyczące pomiarów przemysłowych w podobny sposób podkreślają, że dokładna kontrola przepływu zależy od połączenia pompy, metody pomiaru i strategii sterowania.
Ręczna regulacja skoku lub prędkości może być odpowiednia dla procesów o stosunkowo stałym tempie produkcji. Jest to proste i nie wymaga kompletnej architektury sterowania.
Kiedy zmieniają się warunki procesu, sterowanie elektroniczne staje się bardziej przydatne. Sygnał 4–20 mA umożliwia urządzeniu pomiarowemu podążanie za zewnętrzną zmienną procesową. Sterowanie impulsowe umożliwia synchronizację dozowania z innym urządzeniem lub zmierzonym sygnałem przepływu. VFD może regulować prędkość silnika, podczas gdy sterownik PLC może koordynować pracę pompy z zaworami, czujnikami, alarmami i innym sprzętem produkcyjnym.
Właściwy wybór zależy od czasu reakcji procesu i wymaganego zakresu regulacji. Nie należy dodawać automatyzacji tylko dlatego, że jest dostępna; powinno rozwiązać zdefiniowany problem sterowania.
Cena sprzętu do pomiaru cieczy może się znacznie różnić, ponieważ specyfikacja sprzętu zmienia się w zależności od zastosowania.
Zasada dozowania jest jednym z pierwszych czynników. Pompa podstawowa z ręczną regulacją ma inną strukturę kosztów niż kompletna pompa zawierająca pompę dozującą, przepływomierz, czujniki ciśnienia, sterownik PLC i interfejsy komunikacyjne.
Wymagania dotyczące przepływu i ciśnienia wpływają również na konfigurację sprzętu. Wyższe ciśnienie może wymagać silniejszych elementów układu dozującego, uszczelek i układów napędowych. Ekstremalnie niski przepływ może wymagać mniejszego przemieszczenia lub układu sterowania zdolnego do utrzymania wydajności przy małej wydajności.
Materiały to kolejny ważny czynnik kosztowy. Standardowe materiały mogą nadawać się do wody lub kompatybilnych chemikaliów, natomiast żrące, wysokotemperaturowe lub agresywne ciecze mogą wymagać specjalistycznych materiałów zwilżanych i elementów uszczelniających.
Wymogi kontrolne mogą dodatkowo zwiększyć inwestycję początkową. Ręczna regulacja, elektroniczne sterowanie skokiem, obsługa VFD i sterowanie w pętli zamkniętej oparte na PLC reprezentują różne poziomy integracji systemu. Dodatkowe czujniki i interfejsy komunikacyjne mogą zwiększyć zarówno koszty sprzętu, jak i inżynierii.
Personalizacja również ma znaczenie. Standardowa jednostka katalogowa ma zazwyczaj inną strukturę cenową niż system zaprojektowany dla określonego zakresu przepływu, profilu ciśnienia, lepkości cieczy, wymagań materiałowych i architektury automatyki.
Co ważniejsze, ceny zakupu nie należy oceniać w oderwaniu od kosztu cyklu życia. Nieprawidłowy dobór może zwiększyć liczbę prac kalibracyjnych, wymianę membrany lub uszczelnienia, zużycie energii i straty procesowe. Odpowiednio dobrany system może mieć wyższą cenę początkową, jednocześnie zmniejszając liczbę przerw w pracy i wymagań konserwacyjnych w całym okresie jego użytkowania.
Praktyczne porównanie należy rozpocząć od rzeczywistych danych procesowych:
Przepływ minimalny, normalny i maksymalny
Wymagana dokładność i powtarzalność
Ciśnienie robocze i maksymalne
Lepkość i gęstość cieczy
Minimalna i maksymalna temperatura
Skład chemiczny i korozyjność
Wymagane zwilżane materiały
Wymagany współczynnik dławienia
Sterowanie ręczne lub automatyczne
Wymagania 4–20 mA, impulsowe, VFD lub PLC
Wymagania dotyczące sprzężenia zwrotnego przepływomierza
Wymagania dotyczące kalibracji i konserwacji
Ta specyfikacja zapewnia dostawcom wystarczającą ilość informacji, aby zalecić urządzenie w oparciu o rzeczywisty proces, zamiast po prostu podawać pompę o wymaganym maksymalnym przepływie.
Technologia RUMI podchodzi do pomiaru cieczy z perspektywy całego procesu chemicznego. Od czasu wprowadzenia na rynek w 2018 roku swojego pierwszego samodzielnie opracowanego, precyzyjnego systemu dozowania i wysokowydajnego sprzętu do mieszania, firma RUMI skupiła się na byciu profesjonalnym dostawcą usług w zakresie sprzętu chemicznego.
Jego doświadczenie obejmuje indywidualne wymagania dotyczące dozowania dla producentów farb i atramentów, systemy mieszania dla firm produkujących żywice i nowe materiały oraz rozwiązania systemowe dla nowych zastosowań w zakresie energii i materiałów kompozytowych. Zamiast traktować przepustowość jako jedyną specyfikację, RUMI Technology opracowuje rozwiązania dotyczące wymaganej dokładności dozowania, charakterystyki cieczy, konfiguracji sprzętu i warunków procesu.
Firma ustanowiła system zapewnienia jakości, który obejmuje 72-godzinne testy fabryczne i 24-godzinną reakcję posprzedażną, potwierdzony certyfikatami ISO9001 i CE. Jej szerszym celem pozostaje rozwój technologii mieszania i dozowania dla klientów wymagających zintegrowanych rozwiązań w zakresie sprzętu chemii wysokowartościowej.
Dlatego dla kupujących porównujących ceny urządzeń do pomiaru cieczy kluczowym pytaniem nie jest po prostu to, która oferta ma najniższą początkową kwotę. Bardziej użytecznym porównaniem jest to, czy wybrane urządzenie do pomiaru cieczy może utrzymać wymagany zakres przepływu, ciśnienie, powtarzalność i zgodność materiałową w rzeczywistych warunkach procesu oraz czy konfiguracja sterowania i konserwacji pozostanie praktyczna przez cały okres eksploatacji urządzenia.