GS Systém pro teplotní monitorování procesu výroby skla

Pro průmyslovou výrobu sklad je teplotní monitorování kriticky nezbytné

Výroba skla zahrnuje fáze jako tavení, tváření, žíhání (annealing) a temperování (kalení), představuje jeden z energeticky a kapitálově nejnáročnějších průmyslových procesů. Vzhledem k potřebným vysokým teplotám zpracování (v rozsahu 100 °C až 950 °C) a dynamické povaze materiálu je důležité udržovat přesnou a homogenní distribuci teploty v každé fázi.

I nepatrné teplotní fluktuace mohou mít za následek vnitřní pnutí, optické defekty, nebo dokonce úplné selhání produktu vedoucí neakceptovatelné zmetkovitosti a značným energetickým ztrátám.

Infračervené termální monitorování je v tomto kontextu nezbytné, protože poskytuje bezkontaktní, nepřetržité a přesné měření povrchové teploty. Systém GS (Glass Processes Thermal Imaging System) představuje vysoce specializované řešení navržené pro dynamické a náročné sklářské prostředí překonávající limity tradičních bodových pyrometrů a termokamer.

Lineární skenování (Linescanning) je základem detekce rychlých teplotních anomálií

Systém GS je založen technologii skenerů MP Linescanner. Řešení je optimální pro kontinuální, pohyblivé procesy (moving processes) a diskrétní výrobní operace, kde je nutné získat termální obraz celého skenovaného objektu.

Rychle rotující zrcadlo skenuje široké pole pohledu (typicky 90°) a měří linii s vysokým rozlišením až 1024 měřicích bodů (pixelů). Jak skleněná část prochází zorným polem skeneru, systém spojuje tyto jednorozměrné linie měření do kompletního dvourozměrného termálního obrazu neboli termogramu.

Kritickým faktorem je rychlost a rozlišení měření. Systém GS dosahuje špičkové rychlosti skenování až 300 Hz. Tato vysoká rychlost v kombinaci s optickým rozlišením, které může dosáhnout až 200:1, umožňuje detekci rychlých teplotních neuniformit a horkých bodů. To vede k jevu známému jako nadměrné vzorkování (oversampling), kde je každý bod na povrchu cíle vzorkován až třikrát. To tzajišťuje, že naměřená data jsou extrémně přesná a spolehlivá v rámci automatizované regulace pece.

Systém je konstruován pro náročné průmyslové prostředí. Zahrnuje vestavěné prvky jako vodní chlazení a vzduchovou clonu, které udržují okno skeneru čisté a chrání zařízení před okolními teplotami až do 180 °C. Tato robustnost přímo přispívá k minimalizací potřeby údržby samotného senzoru.

Řešení kritické výzvy nízkoemisivní (Low-E) skla

Jednou z největších technických překážek při bezkontaktním měření teploty moderního skla je existence nízkoemisivních (Low-E) povlaků. Tyto povlaky sice zlepšují energetickou účinnost finálního produktu, ale ztěžují přesné infračervené měření kvůli nízké a proměnlivé emisivitě.

Systém GS to řeší specializovanou verzí GS150LE, která je navržena speciálně pro monitorování a optimalizaci procesů s tímto typem skla, jako je temperování jednostranně potaženého skla. GS150LE zahrnuje automatickou korekci emisivity. Segment nízkoemisivního skla je klíčový pro architektonické a automobilové aplikace s vysokou přidanou hodnotou. Možnost spolehlivě měřit a řídit tepelný proces u těchto kritických, vysokomaržových produktů představuje významnou konkurenční výhodu.

Procesní Aplikace a Operační Využití

Systém Fluke GS nachází uplatnění v několika fázích sklářské výroby, kde je teplota hlavním určujícím faktorem kvality.

Monitorování temperování a žíhání skla

Temperování významně zvyšuje mechanickou pevnost skla a závisí na dosažení přesné teplotní uniformity před rychlým chlazením. Systém GS, konkrétně modely GS150 a GS150LE, slouží jako automatizované systémy pro měření teploty, které okamžitě detekují teplotní neuniformity a horké body. Tyto tepelné anomálie jsou hlavní příčinou vnitřního pnutí, které snižuje konečnou pevnost skla nebo vede k jeho praskání.

Operátoři mohou sledovat a optimalizovat celý tepelný cyklus – od zahájení ohřevu v peci, přes fázi setrvání v maximální teplotě, až po řízené chlazení. Tato komplexní vizualizace minimalizuje prostoje a zmetkovitost, protože umožňuje rychlou diagnostiku a viditelnost účinku jakékoli změny nastavení pece.

Software systému navíc umožňuje přehrávat uložené termální obrazy jako "film". Tato funkce je kritická pro analýzu příčin (Root Cause Analysis). Lze vizualizovat dynamiku teplotních změn v čase, jak sklo postupuje pecí, a přesně určit moment a místo vzniku tepelné neuniformity.

Aplikace v tváření, ohýbání a laminování skla

Systém GS je řešením v procesech, kde se sklo tepelně připravuje pro diskrétní tvary, jako je ohýbání čelních skel automobilů nebo laminování. Využívá pokročilé softwarové funkce zónové analýzy. Operátoři mohou definovat produktově specifické konfigurace (receptury). V rámci těchto receptur software umožňuje rozdělit termální obraz do specifických zón na termogramu a obvykle odpovídá fyzickému uspořádání topných prvků v peci.

Umožňuje inženýrům cílit měření (např. průměrnou, maximální nebo minimální teplotu) na specifické oblasti náchylné k defektům. Pokud data v definované zóně signalizují tepelný defekt nebo překročení mezních hodnot, systém spustí alarm.

Kritické monitorování opotřebení refraktorií

I když je systém GS primárně navržen pro monitorování kvality produktu, jeho vysokorychlostní a přesné infračervené skenování představuje nástroj pro prediktivní údržbu, zejména žáruvzdorných materiálů (refractories) ve sklářských pecích.

Životnost refrakterní výstelky pece je zásadní pro kontinuitu provozu, protože pece obvykle pracují v kampaních trvajících 5 až 15 let. Stav těchto materiálů je rozhodující pro bezpečnost, procesní efektivitu a riziko neočekávaného selhání.

Při opotřebení žáruvzdorného materiálu dochází k jevu zvanému „tepelný únik“ (heat leak), kdy se teplo ztrácí stěnami pece. Systém GS nebo jeho linescanningová technologie umožňuje nepřetržité (24/7) monitorování vnějších povrchů pece nebo kritických procesních hran, což vede k včasné detekci „horkých bodů“ signalizujících erozi refrakterní výstelky a představují kritické riziko pro konstrukční integritu pece.

Včasná detekce poškození refrakterií chrání obrovskou kapitálovou investici, kterou pec představuje. Kriticky důležité je, že systém pomáhá předcházet katastrofickým scénářům, jako je průraz skloviny (glass break-out), který by mohl vést k rozsáhlému poškození zařízení, ohrožení bezpečnosti personálu a odstávkám trvajícím měsíce. Možnost plánovat údržbu a opravy (rebuilding schedules) na základě stavových dat, nikoli pouze na základě času, prodlužuje životnost pece a snižuje nepředvídatelné náklady. Systém GS tak slouží nejen jako nástroj kvality, ale i jako pojistka pro kontinuitu podnikání.

Přínosy pro operátory výroby, procesní inženýry i provozní management

Implementace systému GS transformuje provozní a finanční výsledky tím, že poskytuje cílené přínosy pro každou úroveň řízení organizace.

Pro personál přímo obsluhující výrobní linku je systém GS nástrojem pro rychlou diagnostiku a rozhodování. Poskytuje nepřetržité, přesné a real-time termální obrazy a měření teploty. Tato vizuální zpětná vazba v reálném čase umožňuje operátorovi sledovat produkt v průběhu tepelného zpracování a okamžitě optimalizovat provozní parametry.

Klíčovým aspektem je spolehlivost alarmů. Systém je navržen tak, aby alarmy (signalizující termální defekt) byly nezávislé na řídicím PC. Hardwarová nezávislost zajišťuje, že v případě selhání softwaru nebo PC systém stále okamžitě upozorní na kritickou odchylku.

Provozní management se zaměřuje na maximalizaci efektivity, minimalizaci zmetkovitosti a zajištění shody s průmyslovými standardy. Díky detailní okamžité zpětné vazbě na teplotní distribuci přispívá systém GS k výraznému zlepšení uniformity produktu.

Důsledná procesní kontrola vede k menší produktové variaci a vyšší průchodnosti. Systém automaticky provádí kontrolu kvality typu Pass/Fail. Důležitým přínosem je snížení neplánovaných prostojů. Systém dokáže rychle identifikovat selhání jednotlivých topných prvků a monitorování refrakterního materiálu eliminuje nákladné a prodloužené odstávky pece.

Systém GS je investicí do snížení rizika a zvýšení ziskovosti. Zvláště schopnost systému GS150LE pracovat s nízkoemisivním sklem je zvláště cenná pro výrobu vysokomaržových produktů, kde je dopad každého zmetku finančně významný.

Je to klíčový nástroj pro ochranu kapitálových aktiv. Dlouhodobým monitorováním opotřebení žáruvzdorných stěn a včasným plánováním údržby se prodlužuje životnost pece a chrání se masivní kapitálová investice. Toto je přímý posun k prediktivní údržbě.