Co přináší správně navržený teplotní monitoring?
Teplota významně ovlivňuje kvalitu výrobku, spotřebu energie, životnost výrobního zařízení i stabilitu celého procesu. Při výrobě cementu, keramiky, sádrokartonových desek nebo asfaltových směsí proto nestačí sledovat pouze nastavené hodnoty technologie. Rozhodující je skutečné rozložení teploty na výrobku a zařízení.
Bezkontaktní infračervené měření umožňuje nepřetržitě sledovat pohybující se materiály, horké povrchy a rozsáhlé technologické celky bez zásahu do výroby. Bodové pyrometry měří vybrané kritické místo, termokamery zobrazují celé teplotní pole a řádkové skenery vytvářejí souvislý teplotní obraz pohybujícího se výrobku nebo rotující pece.
U keramických výrobků lze infračervené měření doplnit průjezdovým teplotním profilováním. Datalogger chráněný tepelnou bariérou projíždí pecí společně s výrobkem a zaznamenává skutečnou teplotu jeho povrchu, jádra i prostředí v jednotlivých částech výpalového cyklu.
- Včasné odhalení horkých a studených míst dříve, než způsobí poškození zařízení nebo nekvalitní výrobu.
- Stabilnější kvalitu výrobku díky kontrole skutečné teploty v rozhodujících fázích procesu.
- Nižší zmetkovitost a rychlejší identifikaci příčin trhlin, deformací, nedosušení nebo jiných vad.
- Úsporu energie pomocí přesnějšího nastavení výkonu pece, sušárny, hořáků, ventilátorů a rychlosti linky.
- Vyšší provozní bezpečnost a lepší ochranu drahých technologických zařízení.
- Dohledatelnost procesu prostřednictvím archivace teplotních dat, alarmů a dlouhodobých trendů.
Rotační pece a zpracování cementu
Rotační pec patří mezi nejkritičtější a nejdražší zařízení cementárny. Stav její žárovzdorné vyzdívky nelze během provozu přímo kontrolovat zevnitř, proto se sleduje rozložení teploty na vnějším plášti pece.
Žárovzdorná vyzdívka chrání ocelový plášť před extrémní teplotou procesu. Její postupné opotřebení, poškození nebo vypadnutí jednotlivých vyzdívkových cihel se na povrchu projeví jako lokální zvýšení teploty. Bez včasné reakce může následovat deformace pláště, nucené odstavení pece nebo rozsáhlé poškození zařízení.
Co je potřeba sledovat?
- teplotu po celé délce a obvodu rotační pece;
- vznik a vývoj lokálních horkých míst;
- stav žárovzdorné vyzdívky a procesního nálepu;
- oblasti zakryté podpěrnými prstenci, převody a další konstrukcí;
- teplotní trendy v jednotlivých zónách pece;
- teplotu spalovací a slínovací zóny;
- změny, které mohou signalizovat blížící se poruchu.
Kontinuální monitoring pláště rotační pece
Pro tuto aplikaci je určen systém CS400 Kiln Shell Imaging System. Pomocí průmyslového řádkového skeneru nepřetržitě snímá povrch rotující pece a vytváří její souvislý teplotní obraz. Obsluha tak nesleduje pouze několik vybraných měřicích bodů, ale získává přehled o celém plášti.
Software umožňuje definovat jednotlivé zóny a oblasti zájmu, nastavit teplotní limity, zobrazovat podélné i obvodové profily a vyhodnocovat dlouhodobý vývoj teplot. Kritická místa lze spojit s alarmy a návaznými reakcemi řídicího systému.
Monitoring lze podle uspořádání technologie doplnit bodovými pyrometry nebo průmyslovými termokamerami, které sledují spalovací zónu, stíněné oblasti nebo další obtížně dostupná místa.
Přínosy pro provoz cementárny
- Včasná detekce poškozené vyzdívky a omezení rizika poškození ocelového pláště.
- Plánování údržby podle skutečného stavu namísto předčasných nebo nečekaných odstávek.
- Prodloužení provozní životnosti pece a efektivnější využití vyzdívky.
- Rychlá lokalizace problému podle polohy pece, zóny a obvodového úhlu.
- Automatické alarmy při překročení bezpečných teplotních mezí.
- Archivace trendů pro údržbu, diagnostiku a porovnávání jednotlivých výrobních kampaní.
Vhodné řešení
Pro komplexní monitoring rotačních pecí se používají zejména:
- CS400 Kiln Shell Imaging System pro nepřetržité termální zobrazení celého pláště pece;
- řádkové skenery MP jako základ rychlého plošného snímání rotujícího povrchu;
- pyrometry Endurance nebo Compact MI3 pro spalovací zónu, stíněná místa a doplňková bodová měření;
- ThermoView TV40 pro plošný dohled nad dalšími kritickými částmi technologie.
Další informace naleznete v kategorii systémových termokamer a teplotních skenerů.
Keramika, cihly a výpal v pecích
Výroba keramických obkladů, dlažby, cihel, sanitární keramiky, stolního porcelánu nebo žáruvzdorných výrobků vyžaduje přesně řízené sušení, předehřev, výpal a chlazení. Výrobek přitom může pecí procházet mnoho hodin až několik dnů.
Teplota atmosféry v peci není totožná s teplotou samotného výrobku. Rychlost zahřívání ovlivňuje jeho materiál, tloušťka, geometrie, obsah vlhkosti, umístění na pecním voze i hustota vsázky. Rozdíly mohou vznikat také mezi horní a dolní částí pece nebo mezi jejími levou a pravou stranou.
Proč je důležitý skutečný teplotní profil výrobku?
Chybný průběh zahřívání a chlazení může způsobit praskliny, deformace, změny rozměrů, nedostatečnou pevnost, rozdílný odstín glazury nebo zvýšenou zmetkovitost. Některé změny keramického materiálu probíhají v úzkých teplotních oblastech, a proto není důležitá pouze maximální teplota, ale také rychlost ohřevu, doba setrvání a následné ochlazování.
Co lze pomocí průjezdového profilování ověřit?
- teplotu na povrchu i uvnitř výrobku;
- teplotu atmosféry v jednotlivých částech pece;
- rychlost zahřívání a ochlazování;
- dobu setrvání ve zvoleném teplotním pásmu;
- rozdíly mezi horní, spodní, levou a pravou částí vsázky;
- vliv rychlosti linky, výkonu hořáků a hustoty založení;
- průchod kritickými transformačními oblastmi materiálu;
- opakovatelnou shodu mezi jednotlivými výpaly.
Datapaq Kiln Tracker
Datapaq Kiln Tracker je průjezdový systém, který měří teplotu přímo během skutečného výrobního cyklu. Datalogger je umístěn v tepelné bariéře a projíždí pecí společně s keramickými výrobky. Připojené termočlánky zaznamenávají teplotu na zvolených místech výrobku, uvnitř jeho materiálu i v okolním prostředí.
Pro různé typy tunelových a válečkových pecí jsou k dispozici odlišné konstrukce tepelných bariér. Konfigurace se navrhuje podle maximální teploty, délky výpalu, průjezdného prostoru a typu výrobku.
Pokud to podmínky pece a instalace umožňují, lze naměřená data přenášet v reálném čase. Obsluha tak může odhalit problém ještě během probíhajícího cyklu a upravit podmínky dříve, než do pece vstoupí další vůz nebo výrobní dávka.
Přínosy teplotního profilování
- Optimalizace výpalové křivky podle skutečné teploty výrobku.
- Snížení zmetkovitosti způsobené praskáním, deformacemi nebo rozdílným výpalem.
- Vyvážení jednotlivých zón pece a omezení rozdílů v rámci vsázky.
- Úspora paliva a energie pomocí optimalizace rychlosti, výkonu hořáků a založení pece.
- Rychlejší zavádění nových výrobků, materiálů nebo výpalových receptur.
- Objektivní porovnání stavu pece před a po servisním zásahu.
Výroba sádrokartonových a stavebních desek
Při výrobě sádrokartonových desek je potřeba udržet velmi úzké rozmezí výsledné vlhkosti. Nedostatečné nebo nerovnoměrné sušení může způsobit dutiny, bubliny, trhliny, odchlípení krycího kartonu a rozdílné mechanické vlastnosti desek.
Sádrová směs se nanáší mezi vrstvy kartonu, na výrobní lince postupně tuhne, je dělena na požadovanou délku a následně prochází víceetážovou sušárnou. Výsledek ovlivňuje složení vstupní suroviny, přidané množství vody, kvalita kartonu, rychlost linky i teplotní rovnováha jednotlivých částí sušárny.
Kontrola desek před vstupem do sušárny
Termografický systém umístěný v blízkosti dělicího zařízení může sledovat povrch nově vytvořených desek a odhalovat neobvyklé teplotní obrazce související s dutinami, bublinami, shluky materiálu nebo odchlípením kartonu.
Včasná detekce umožňuje vadnou desku automaticky označit nebo vyřadit ještě předtím, než projde energeticky náročným sušením a další manipulací.
Kontrola desek na výstupu ze sušárny
Teplota povrchu desky po vysušení souvisí s jejím stavem a rozložením zbytkové vlhkosti. Plošné snímání celé šířky pomáhá odhalit rozdíly mezi okraji a středem desky, místní vlhká místa i změny hustoty a struktury.
Systém současně sleduje rovnováhu sušárny mezi jednotlivými etážemi. Obsluha tak může vyhodnotit, zda ventilátory, proudění vzduchu a teploty vytvářejí rovnoměrné podmínky pro všechny desky.
TIP900 Wallboard Profiling System
TIP900 je specializovaný termovizní a profilovací systém pro nepřetržitou kontrolu sádrokartonových desek. Snímá celý povrch každé desky, vytváří detailní teplotní mapu a v reálném čase vyhledává odchylky související s kvalitou výrobku.
Software umožňuje nastavit receptury pro různé typy desek, definovat alarmy a pravidla pro vyřazení vadného výrobku, sledovat rovnováhu sušárny a archivovat výsledky pro pozdější analýzu nebo řešení zákaznických reklamací.
Přínosy pro výrobce desek
- Stoprocentní kontrola produkce namísto namátkového ověřování jednotlivých desek.
- Včasná detekce dutin, bublin, shluků a odchlípení kartonu.
- Automatické vyřazení vadných výrobků podle nastavených kritérií.
- Vyvážení sušárny mezi jednotlivými etážemi a po celé její šířce.
- Snížení spotřeby energie bez rizika nedosušení výrobku.
- Archivace receptury, data, času a výsledků kontroly pro úplnou dohledatelnost.
- Rychlé rozpoznání postupných změn procesu způsobených ventilátory, hořáky, surovinou nebo nastavením linky.
Vhodná řešení
- TIP900 pro komplexní kontrolu kvality desek a vyvážení víceetážové sušárny;
- ThermoView TV40 pro plošnou kontrolu vybraných částí linky a včasnou detekci vad;
- řádkové teplotní skenery pro rychlé snímání celé šířky pohybujícího se materiálu;
- bodové pyrometry pro doplňkové sledování kritických míst technologie.
Produktové možnosti naleznete v kategorii systémových termokamer a teplotních skenerů.
Výroba, skladování a expedice asfaltových směsí
Asfaltová směs je na teplotě výrazně závislá. Teplota ovlivňuje viskozitu asfaltového pojiva, homogenitu směsi, její zpracovatelnost při pokládce i výslednou kvalitu vozovky.
Pokud je směs příliš horká, může docházet k nežádoucím změnám pojiva, nadměrné oxidaci a zvýšení provozních nákladů. Příliš studená směs se obtížně dopravuje, rozprostírá a hutní. Problém může vzniknout při míchání, skladování v zásobníku, přepravě i nakládání do vozidla.
Kde se teplota typicky měří?
- na výstupu z míchačky;
- při dopravě směsi mezi jednotlivými částmi technologie;
- ve skladovacím zásobníku nebo při jeho vyprazdňování;
- během nakládání směsi do nákladního vozidla;
- na ložné ploše pro zjištění nerovnoměrnosti nebo chladných míst;
- v dalších bodech, kde může směs před expedicí ztrácet teplotu.
Bodové a plošné měření
Pyrometr sleduje teplotu ve zvoleném místě a lze jej přímo propojit s řídicím systémem výrobní technologie. Je vhodný například pro kontrolu směsi při výstupu ze zásobníku nebo během nakládání.
Průmyslová termokamera poskytuje obraz větší plochy a odhalí nerovnoměrné rozložení teploty, které by jediné bodové měření nemuselo zachytit. Může například ukázat chladnější část nákladu nebo změnu podmínek v průběhu plnění vozidla.
Přínosy kontinuální kontroly teploty
- Stabilnější kvalita asfaltové směsi při výrobě i expedici.
- Včasné odhalení příliš chladné nebo přehřáté dávky.
- Nižší riziko odmítnutí dodávky na stavbě.
- Lepší dokumentace teploty při expedici a předání směsi.
- Menší závislost na ručním měření a okamžité reakci obsluhy.
- Možnost automatického alarmu nebo návazného zásahu do řízení procesu.
Vhodná řešení
- Thermalert 4.0 pro přesné bodové měření a přímé napojení na řízení technologie;
- Compact MI3 pro více měřicích bodů a instalace s omezeným prostorem;
- ThermoView TV40 pro plošnou kontrolu teploty směsi a automatické vyhodnocení oblastí zájmu.
V prašném, vlhkém nebo parném prostředí je nutné věnovat pozornost také ochraně optiky, vzduchovému ofuku, měřicí vzdálenosti a správnému zaměření senzoru.
Pyrometr, termokamera, skener, nebo průjezdový profil?
Jednotlivé měřicí technologie se vzájemně nenahrazují. Každá odpovídá na jinou otázku a v rozsáhlejších aplikacích se často vhodně kombinují.
Bodový pyrometr
Pyrometr měří teplotu jednoho přesně vymezeného místa. Je vhodný pro kontinuální řízení procesu, alarmování a integraci do PLC. Výhodou je kompaktní instalace, rychlá odezva a příznivější náklady na jeden měřicí bod.
Typické použití: asfaltová směs při nakládání, spalovací zóna, výstup materiálu, teplota vybraného produktu nebo technologického uzlu.
Průmyslová termokamera
Termokamera měří tisíce bodů současně a zobrazuje celé teplotní pole. Umožňuje definovat více oblastí zájmu, vyhledávat lokální odchylky, sledovat trendy a vytvářet alarmy podle složitějších podmínek.
Typické použití: kontrola stavebních desek, sledování nakládky asfaltu, monitoring kritických zařízení a detekce horkých nebo studených míst.
Řádkový teplotní skener
Řádkový skener velmi rychle snímá teplotu podél jedné linie. Pohyb materiálu nebo rotace zařízení následně vytvoří kompletní dvourozměrný teplotní obraz.
Typické použití: plášť rotační pece, široké pásy a desky, rychlé kontinuální výrobní linky.
Průjezdové teplotní profilování
Datalogger s termočlánky projíždí tepelným procesem společně s výrobkem. Měří skutečnou teplotu povrchu, jádra i okolní atmosféry v průběhu celého cyklu.
Typické použití: keramické tunelové a válečkové pece, dlouhé výpalové procesy a ověřování teplotních rozdílů uvnitř vsázky.