Lagerstyrning Tank- och silovägning Gravimetrisk nivåkontroll är en av de mest noggranna lagerstyrningsmetoder som finns. Hög noggrannhet gör metoden särskilt lämplig för mätning av dyra fasta ämnen, vätskor och även gaser. Eftersom lastcellerna placeras utanför tanken går det utmärkt att mäta aggressiva, heta, frysta, icke-friflytande eller icke-nivåutjämnande material. Även av andra orsaker är tank-/silovägning det bästa alternativet i många tillämpningar. Inneboende systemegenskaper gör att operatörerna aldrig behöver hantera de material som vägs. Därmed är det i stort sett omöjligt att kontaminera lagrade material. Dessutom är resultaten oberoende av tankens form, det material som mäts eller processparametrar som temperatur eller materialviskositet. Ett väl utformat, korrekt installerat system kräver knappt något underhåll och har lång livslängd. En normalt använd tankvåg ger årtionden av tillförlitlig lagerstyrning och vägning, med typiska ettårscykler för underhåll och kalibrering. I den här rapporten beskrivs fördelarna med tank-/silovägning och vilka faktorer du bör ta hänsyn till för att optimera vägningen. Innehåll 1 Fördelar med gravimetrisk nivåkontroll 2 Tankvågsdesign 3 Tankvågsinstallation 4 Vägningsterminaler och transmittrar 5 Underhåll 6 Sammanfattning 7 Ytterligare läsning
1 Fördelar med gravimetrisk nivåkontroll Med gravimetrisk nivåkontroll kan mycket effektiv lagerstyrning uppnås. Främst beror det på att tankbaserad gravimetrisk lagerstyrning inte påverkas av många av de faktorer som ställer till problem i andra metoder. Tankens utförande kan optimeras för det material som ska mätas. Därför ger gravimetrisk lagerstyrning mycket hög produktionsflexibilitet. Material och andra processparametrar, som temperatur, viskositet, densitet och tryck, kan ändras utan behov av omkalibrering eller sensorjustering. Noggrannhet Den gravimetriska metoden har bäst noggrannhet och hög flexibilitet för lagerstyrning under lång tid. Även enklare system ger upp till en procents noggrannhet eller bättre. I ett optimerat system kan noggrannheten vara så hög som 0,1 procent av lasten eller ännu bättre. Ingen annan lagerstyrningsteknik för tankar kommer i närheten av lika effektivt materialutnyttjande. Hygien Med gravimetrisk lagerstyrning krävs ingen direkt produktkontakt med sensorn. Det behövs ingen åtkomst till silon och ingen direktkontakt med materialet, som med andra tekniker. Hantering och underhåll kan ske helt utan kontakt med materialet eller tankens insida. Det innebär att tanken kan optimeras för hygieniska aspekter, med mycket låg kontamineringsrisk som följd. Valfritt tankmaterial Tillverkaren kan välja det bäst lämpade tankmaterialet och optimal ytkvalitet utan hänsyn till noggrannhet. Därmed förenklas design och konstruktion av livsmedelsgodkända tankar och behållare. Flexibelt användande men alltid rätt resultat Kapacitet 2 METTLER TOLEDO White Paper Lagerstyrning Det finns enskilda lastceller och vägningsmoduler med kapacitet från några kilo till flera hundra ton. Fler celler eller moduler kan placeras under en och samma tank, för att ge tusentals tons nettokapacitet. Robusthet Lastcellerna kan integreras till kompletta vägningsmoduler med fabriksjusterat överlastskydd. Särskilda skyddsmekanismer förhindrar att lastcellerna skadas av sido- eller underlaster från vind och blåst. Tanken kan även utrustas med tippskydd som klarar stark vind eller jordbävning. Stabiliseringsenheter förhindrar att lastcellerna förflyttas/vrids på grund av blandaren i tanken. Tankvägning ger hög grad av flexibilitet i processen. Resultaten är oberoende av: Tankens form Gravimetrisk lagerstyrning fungerar med alla tankformer, vilket gör att materialflödet kan optimeras utan hänsyn till sensorkraven. Materialet som mäts Gravimetrisk lagerstyrning är oberoende av materialet. Metoden kan användas för vätskor, trögflytande vätskor, malda ämnen, klibbiga bulkmaterial, skum osv. Omkalibrering eller sensorjusteringar efter materialbyte är inte nödvändigt, vilket ger ytterligare flexibilitet. Det går att mäta inmatning av olika material i batchdoserings- eller blandningsprocesser. Processparametrar: Ändringar av temperatur, tryck, densitet och viskositet påverkar inte resultatet. Gravimetrisk nivåkontroll fungerar alltid. En enda mätteknik för hela processen Det är möjligt att använda en enda nivå-/massakontrollteknik för en hel process. Därmed minskar behovet av utbildning av operatörs- och underhållspersonal, som slipper bemästra flera olika sensortekniker, deras funktioner, kalibrering och begränsningar.
Lång livslängd/minimalt underhållsbehov Gravimetriska sensorer och deras lastceller är mycket lättskötta. De kräver mindre kalibrering än många andra lagerstyrningstekniker. Beroende på miljöförhållandena kan korrekt installerade och skyddade lastceller fungera i årtionden med bibehållen prestanda. METTLER TOLEDO lastcellspaket för kompressionsvägning 2 Tankvågsdesign Med ett lastcellspaket kan i stort sett vilken typ av tank, matare eller silo som helst omvandlas till en våg. Ett lastcellspaket innehåller allt som behövs för att säkerställa hög lastcellsnoggrannhet och säker drift, även under inverkan av olika temperaturer. Det finns två grundtyper av lastcellspaket: Lastcellspaket för kompressionsvägning är utformade så att tanken, eller andra typer av behållare, kan monteras ovanpå lastcellsmodulerna. Lastcellspaket för hängande laster är utformade så att tanken, eller andra typer av behållare, kan hänga från lastcellspaketet. Vilken av de två typerna som används beror på den specifika tillämpningen. Nedanstående tabell är en översikt över designfaktorer som generellt bör övervägas inför val av lastcellspaket. METTLER TOLEDO lastcellspaket för hängande laster Designaspekt Lastcellspaket för kompressionsvägning Lastcellspaket för hängande laster Golvyta Kräver golvyta som minst motsvarar tankens storlek. Det kanske behövs extra utrymme runt tanken. Ingen golvyta krävs. Kan hängas upp, vilket ger fritt utrymme under tanken. Byggnadskonstruktion Viktbegränsning Lastcellsjustering För att klara den fyllda tankens vikt kanske svagare golv måste förstärkas eller så kanske det behövs en specialinstallation. I stort sett obegränsat. Tre stödpunkter ger jämn lastfördelning, vilket är svårare att uppnå om fler än fyra lastcellspaket används. Det finns olika utföranden det är viktigt att beakta golvutböjning, stödbalkar och tankens storlek, form och skick. För att klara den fyllda tankens vikt kanske svagare takkonstruktioner måste förstärkas eller så kanske det behövs en specialinstallation. Lastcellspaket för hängande laster finns med kapacitet upp till 10 ton. Kapaciteten och byggnadsmässiga faktorer är de enda begränsningarna. Inga betydande variationer eftersom dragstänger och andra stödkonstruktioner klarar de flesta typer av utböjningar. 3 METTLER TOLEDO White Paper Lagerstyrning
En tankvågs stödkonstruktion ska ha så liten utböjning som möjligt, och utböjningen bör vara lika stor i alla stödpunkter. För stor utböjning kan ge stopp i ingångsoch utloppsrör, vilket ger linjäritetsfel. Om utböjningen inte är enhetlig kan repeterbarhets-, linjäritets- och nollreturfel uppstå på grund av krypning. I extrema fall kan resultatet bli överbelastning av de lastceller som är placerade på mer stabila delar av stödkonstruktionen. Antal lastcellspaket Designaspekter för kalibrering Kalibreringsmetoden måste fastställas innan man börjar utforma systemet, eftersom det finns tre olika metoder, som var och en inverkar på tankars och lagerbehållares utföranden. Kalibrering med full kapacitet och certifierade vikter som är spårbara mot en nationell standard säkerställer högsta möjliga noggrannhet och minimerar riskerna. Metoden används för dyra material eller om det inte är möjligt att fylla tanken till full kapacitet med material som slutligen lagras på vatten. Antalet lastcellspaket beror på antalet stöd i en befintlig installation. Om en tank har fyra ben krävs det fyra lastcellspaket. För nya installationer rekommenderas ett trepunkts stödsystem. Med ett trepunktssystem säkerställs korrekt lastfördelning på lastcellspaketen. Om vind, vätskeflöden eller seismiska faktorer inverkar kan det dock krävas fyra stöd, eller fler, för extra stabilitet och tippskydd. En stegkalibrering utförs med vikter som motsvarar 20 % av full kapacitet. Efter det första kalibreringssteget tas vikterna bort och ersätts med vatten eller ett annat lämpligt ämne, som väger 20 % av full kapacitet. I det andra kalibreringssteget läggs vikterna på igen, till totalt 40 % av full kapacitet. I det tredje steget ersätts vikterna på nytt med vatten. Därefter läggs vikterna på igen, till 60 % av full kapacitet. Ovanstående upprepas tills 100 % av full kapacitet nås. METTLER TOLEDO-metoden CalFREE ger rimlig noggrannhet utan användning av vikterna på platsen. Den verkliga kalibreringen av lastcellerna utförs på produktionsplatsen. Avvikelsen från den spårbara testvikten registreras. Varje lastcell, som kan användas med CalFree, levereras med registrerade avvikelsevärden. På platsen konfigureras särskild vägningselektronik med de aktuella värdena, vilket ersätter kalibrering med vikter. Vid fullkapacitets- och stegkalibrering krävs fixturer för att hänga eller placera vikterna med jämn fördelning på tanken. Om CalFree-metoden används måste vägningstransmittrarna eller vägningsterminalerna ha stöd för inmatning av lastcellernas avvikelsevärden. 4 METTLER TOLEDO White Paper Lagerstyrning
3 Tankvågsinstallation En tankvågs noggrannhet och säkerhet beror på installationen och kalibreringen. Det är en god idé att använda provlastceller under svetsning på stödkonstruktionen och när tanken monteras, så att enheterna inte skadas på grund av överlaster eller elströmmar. Sådana provlastceller bör också användas vid gjutning av lastcellspaketens basplattor. En första kalibrering med åtminstone 20 % av full last med certifierade vikter som är spårbara mot nationell standard rekommenderas. Stegvis kalibrering eller kalibrering med full last bör utföras om dyrt material lagras eller om felaktiga resultat innebär hög risk. Vi rekommenderar att specialister inom vägningsteknik hanterar installationen och första kalibreringen, så att optimal noggrannhet och säkerhet garanteras. Den första kalibreringen bör certifieras med ett dokument som utfärdas av ett rapporterande organ. Ett sådant dokument bestyrker att systemet är korrekt installerat och kalibrerat från första början. 4 Vägningsterminaler och transmittrar På enkla vägningsterminaler visas vikten. Transmittrar överför vikten via ett seriellt gränssnitt eller Fieldbus till ett PLC- eller ERP-system. Avancerade vägningsterminaler har fler funktioner utöver visning och överföring av viktvärden. Om vägningsterminalen innefattar avancerad filterteknik som eliminerar effekter av vätskeflöden, vibrationer eller blandare, har den en avgörande roll för vägningsresultatet. Med funktioner för förebyggande underhåll blir operatören varnad innan ett potentiellt fel inträffar. Denna funktion beskrivs i nästa avsnitt. En terminal med METTLER TOLEDO-metoden CalFREE kan användas för kalibrering utan vikter. Det ger lägre installations- och reparationskostnader för tillämpningar med lägre noggrannhets- och spårbarhetskrav. 5 Underhåll Regelbundet underhåll av vägningsutrustningen rekommenderas. Ettårsintervaller med 20 % av full kapacitet är lämpligt för många tillämpningar. Ett underhållsschema bör dock alltid baseras på en grundligt utförd riskutvärdering, där man har tagit hänsyn till felaktiga resultat, minimivikt och råvarukostnader. METTLER TOLEDO har beprövade, professionella metoder för val av optimal kalibrering. omkalibrering av lastcellspaketen. Med ett minimum av underhåll enligt ovanstående fungerar tankvågen problemfritt i årtionden framöver. Avancerade vägningsterminaler och transmittrar ger förebyggande underhåll genom kontroll av lastcellernas signaler. Om onormala tillstånd detekteras blir operatören meddelad. I extrema fall kan en defekt lastcell ersättas elektroniskt fram till byte. Våra experter kontrollerar regelbundet lastcellernas, kopplingsdosornas och terminalernas skick. De utför också lasttester med certifierade vikter som är spårbara mot en nationell standard, och vid behov utförs 5 METTLER TOLEDO White Paper Lagerstyrning
6 Sammanfattning Gravimetriska nivåkontroller med tankvågar är en av de mest noggranna metoderna för att fastställa lagernivåer. Metoden ger maximal frihet att optimera tankarna för materialet och processen, samtidigt som man åtnjuter hög flexibilitet för hantering av omgivande material. Tank-/silovägning innebär perfekt hygien och hög processflexibilitet. Eftersom faktorer som materialtemperatur, densitet och viskositet inte påverkar resultatet, behövs ingen omkalibrering och inga sensorändringar vid material- eller receptändringar. Tack vare hög flexibilitet är metoden också mycket kostnadseffektiv. Tank-/silovägningssystem är minimalt underhållskrävande. Ett väl utformat system som används i normal driftmiljö behöver bara kalibreras en gång om året och ger tillförlitlig funktion under flera årtionden. Med gravimetrisk mätning kan en enda teknik användas för alla tankar och flera tillämpningar i produktionslinjen. METTLER TOLEDO har ett komplett produktsortiment för gravimetrisk vägning, och erbjuder tjänster för installation, underhåll, dokumentation osv. Kompressionsvägning eller upphängningsvägning, liksom antalet lastcellspaket, väljs baserat på tilllämpningen och användningsförhållandena. För nya system rekommenderas ett lastcellsutförande med tre stödpunkter, vilket ger jämn lastfördelning. Fler stödpunkter kanske behövs om andra processparametrar har avgörande inverkan. 7 Ytterligare läsning METTLER TOLEDOs tank-/silovägning www.mt.com/tank-weighing METTLER TOLEDO lastcellspaket www.mt.com/weighmodules Hämta omfattande tekniska dokument www.mt.com/ind-system-handbook 6 METTLER TOLEDO White Paper Lagerstyrning
www.mt.com/ind-food-productivity-guide2 Här hittar du mer information! Mettler-Toledo AB S-120 08 Stockholm Sverige Tel. +46 (0)8 702 50 00 Fax +46 (0)8 642 45 62 Rätt till tekniska ändringar förbehålles 11/2011 Mettler-Toledo AG MarCom Industrial