magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

Fig 1 FA Pharmaceuticals VEGAPULS 64 Antenna Euro webA gyógyszeripari és biotechnológiai kutatóhelyeken mindenütt látni kis fermentálóedényeket és -tartályokat, a méretükhöz alkalmazkodó, ugyancsak kicsiny folyamatcsatlakozásokkal. Ezeknek az alkalmazásoknak legalább egy közös tulajdonságuk van: rendszerint nincs elég hely rajtuk a szinttávadó felszerelésére, mivel a manapság általánosan használt szintérzékelők méretei túl nagyok a rendelkezésre álló folyamatcsatlakozásokhoz képest. Az új VEGAPULS 64 radaros szinttávadó jelentős változást hoz e területen, teljesen új lehetőségeket nyitva a folyamatautomatizálásban.

 

A radaros méréstechnikát ma már sok termelési ágazat alkalmazza. Az érintésmentes radaros szintmérő a folyadékfelszín irányába mikrohullámú jeleket bocsát ki, amelyek onnan visszaverődnek. Abból az időből, amely a jel kibocsátásától a műszerbe visszaérkezésig eltelik, kiszámítható a műszer és a folyadékfelszín távolsága, amelyből viszont – a tartály geometriájának ismeretében – a tartályban levő folyadék térfogata is meghatározható. A mérés pontos és független az olyan folyamatparaméterektől, mint a hőmérséklet és a nyomás, a gőzök jelenléte vagy a folyadék sűrűsége. Ráadásul az érintésmentes radaros szintmérő műszerek telepítése és üzembe helyezése gyors és egyszerű. Képesek úgy mérni, hogy közben a folyamattal nem kerülnek érintkezésbe, és ez nagyon fontos előny a higiénikus alkalmazásokban, és a keverővel ellátott tartályokban.

Ezenkívül például a gyártásfejlesztésben és a kísérleti vagy félüzemi teszteket végző technológiai központokban a technológusok gyakran ütköznek – főként a tartályok méretéből és konstrukciójából eredő – korlátokba. Ilyen lehet a szenzorok holtzónája[1], az antenna mérete és kialakítása, továbbá a mérési bizonytalanság és a tartály alja közelében jelentkező mérési problémák. A nehézségek egy másik csoportját a tartály belső szerelvényei jelentik: fűtő csőkígyók, szondák és keverők, amelyek – saját méreteiknél fogva – egy kisebb tartály belső térfogatának jelentős részét töltik ki. A radaros szintmérők beépítése egészen idáig rendkívül nehéz és összetett feladat volt, egyebek közt azért is, mert jelentős zavarást okoztak azok a nemkívánatos visszaverődések, amelyek a – különösen a kisméretű és/vagy bonyolult belső szerelvényezésű – tartályok belsejében keletkeznek.
Más mérési módszerek alkalmazását – például a tartály mérlegelése vagy nyomásának mérése – amelyeket korábban gyakran használtak a tartályban levő folyadék térfogatának meghatározására, korlátozza az a tény, hogy a folyadék sűrűsége vagy a felette levő gázközeg nyomása és/vagy hőmérséklete változik a folyamat közben. A legközönségesebb módszer, amelyben a tartály töltését és ürítését áramlásmérőkkel mérjük, és különbségükből határozzuk meg a tartályban levő mennyiséget, rendszerint szükségmegoldás, amely nem teszi lehetővé a folyamat tényleges felügyeletét és irányítását.

Fig 1 FA Pharmaceuticals VEGAPULS 64 Antenna Euro web

A VEGAPULS 64 legkisebb antennája nem nagyobb egy egyeurós pénzérménél. Ez a tulajdonság ideális megoldássá teszi kisméretű tartályokban

Mostantól a kis tartályok megbízható szintszabályozása is lehetséges

A VEGA a közelmúltban forgalomba hozta a VEGAPULS 64-et, az iparág első olyan radaros szinttávadóját, amely 80 GHz-es vivőfrekvenciát használ (az előtte elérhető modelleknél ez a frekvencia 26 GHz volt). Ez a minden eddiginél nagyobb vivőfrekvencia lehetővé teszi, hogy a radaros szinttávadó kisméretű folyamatcsatlakozásokra is felszerelhető legyen.
Egy radaros mérőkészülék fókuszálási képessége két tényezőtől függ: az adó vivőfrekvenciájától és az antenna méreteitől. Ez azt jelenti, hogy ugyanazon antennamérettel nagyobb frekvencián jobb fókuszálás érhető el. Hogy ezt az állítást számpéldával is illusztráljuk: az új, 80 GHz-en működő VEGAPULS 64 radaros szintmérőt nagyjából 80 mm méretű antennával felszerelve közel 3°-os kúpszögű sugarat kapunk. Összehasonlításul, a korábban széles körben használt 26 GHz-es készülék ugyanezzel a 80 mm-es antennával háromszor szélesebb, közel 10° kúpszögű sugarat képes csak előállítani. Ez azonban azt is jelenti, hogy a háromszoros vivőfrekvenciánál az előbbivel azonos teljesítőképességű antenna harmad akkora méretben is képes megvalósítani a 26 GHz-cel elérhető kúpszöget. Ez teszi lehetővé, hogy a VEGAPULS 64-et sokkal kisebb folyamatcsatlakozásokra is felszerelhessük: az antenna mérete csupán ¾”, azaz 2 cm – kisebb, mint egy 1 eurós pénzérme.

Mérés felsőfokon

Az új antennakonstrukciók és az optimalizált jelfeldolgozó algoritmusok jelentősen csökkentik a közeli tartományból érkező reflektált zavarójeleket hatását. Bár a holtzóna (azaz a szenzor és a folyadékfelszín között megengedett minimális távolság) a mikrohullámú radaros szintmérőknél sokkal kisebb, mint például az ultrahangosaknál, még ez is túl nagy lehet egy laboratóriumi
kutatóberendezés méreteihez képest. Most azonban az új antennarendszer úgy építhető be a folyamatcsatlakozásba, hogy az antenna nem nyúlik be a tartály terébe, ezért egészen a folyamatcsatlakozás alsó nyílásáig érő folyadék szintje is megbízhatóan mérhető. Ez lehetővé teszi a tartálytérfogat teljes kihasználását, és nagyobb rugalmasságot kínál a folyamatparaméterekben.
Annak ellenére, hogy a VEGAPULS 64 versenytársainál sokkal rövidebb hullámhosszú vivőjellel működik, a szenzor továbbra sem érzékeny a lerakódásokra, illetve a folyadékkondenzációra. Ezt a szenzor közeli zónájából érkező reflektált jelekre kialakított adaptív érzékenységszabályozással érték el. A távolságfüggő dinamika csökkenti a zavarójelek hatását közvetlenül az antenna közelében, ugyanakkor nagyon nagy érzékenységet állít be a nagyobb távolságból érkező visszavert jelekre. Ez a dinamikus érzékenység-beállítás megbízható mérést tesz lehetővé töltéskor, sőt, még a gyógyszeriparban alkalmazott rendszeres tisztítási ciklus közben is. 

Fig 2 FA Pharmaceuticals VEGAPULS 64 Hygienics web

A gyógyszeriparban, ahol magas higiéniai és tisztíthatósági követelmények vannak, sokféle folyamatcsatlakozás (pl. tri-clamp, R-csavaros vagy Neumo Biocontrol) rendelhető

Pontos mérés majdnem üres tartályokban is

A 80 GHz-es radarérzékelő másik fontos előnye akkor mutatkozik meg, ha kis dielektromos állandójú folyadék szintjét mérjük a tartály fenéklemeze közelében. Hogy ezt jobban érthetővé tegyük: az alacsony dielektromos állandójú folyadékok a beeső mikrohullámú sugárzás egy részét áteresztik, amely aztán a tartály fenekéről is visszaverődik. Emiatt két jelet érzékelünk: a folyadékfelszínről, valamint a tartály aljáról visszavert jelet. Ha a közeg dielektromos állandója kicsi, a tartály fenekéről visszavert jel az erősebb, ezért a radar még akkor is üres tartályt jelezhet, ha valójában az alján még van valamennyi folyadék (ez különösen a sík fenéklemezű tartályokra jellemző). A VEGAPULS 64 sokkal rövidebb hullámhosszú, 80 GHz-es jelei viszont – a 26 GHz-es radarokhoz képest – sokkal nagyobb arányban verődnek vissza még az alacsony dielektromos állandójú folyadékok felszínéről is, ezért a mérés a csaknem üres tartályokban is sokkal megbízhatóbb, mint a régebbi, kisebb frekvenciájú modelleknél.
Az ismertetett előnyök folytán a VEGAPULS 64 műszerrel a megbízható mérés tartománya a tartály teljes térfogatára kiterjed – még kisméretű tartályok esetén is. Ez korábban sem a 26 GHz-es vivőfrekvenciájú, sem a vezetett hullámú radarokkal nem volt lehetséges. Ez utóbbiak egy kábelt vagy rudat használnak a hullám vezetésére, amellyel a mérés elvileg kizárt egy, a tartály fenéklemezétől számított távolságon belül, hiszen a rúd vagy a kábel vége nem érintheti a tartály falát. Különösen kis dielektromos állandójú közegeknél a hullámvezetőnek sem alsó, sem a felső végénél nem mérhetünk pontosan. Nagyobb tartályokban ezek a távolságok rendszerint elhanyagolhatók, de a kisebb tartályokban – a teljes szinttartományhoz viszonyítva – nagyobb arányt képviselnek ezek a nem mérhető tartományok. Emiatt a VEGAPULS 64 sok olyan mérési problémát megoldhatóvá tesz, amelyek a kisméretű tartályokban okoznak különös nehézségeket.

Fig 3 FA Pharmaceuticals Graphic VEGAPULS 64 Focusing web

A VEGAPULS 64 nagy vivőfrekvenciája miatt kisméretű folyamatcsatlakozású, akár ¾” antennaátmérőjű megoldások is lehetségesek. Ez a kompakt érzékelőkialakítás nagy előnyökkel jár a kisméretű tartályok szintmérésénél

Bevált alkatrészek

A VEGAPULS 64 a folyadékszint-távadók egy vadonatúj generációja, ám a felhasználók a bevált készülékeket részesítik előnyben. Hogyan oldható fel ez az ellentmondás? Nagyjából másfél évvel a VEGAPULS 64 megjelenése előtt a VEGA nagy sikerrel vezette be a piacra az ömlesztett szilárd anyagok szintmérésére szolgáló távadóját. A VEGAPULS 64 ugyanazt a magas frekvenciatartományt használja, mint ez a műszer, amely ma már százezernél több alkalmazásra talált világszerte. Rendkívül jól működik silókban, de olyan környezetekben is, ahol nagyon erős zavaró reflexiók keletkeznek. Ennek a műszernek a legfontosabb elektronikai elemeit és technológiáit használták fel a VEGAPULS 64-ben is, ezért a felhasználó megbízhat a már kipróbált és bevált VEGA-technológiában. A két műszer természetesen nem azonos; a VEGAPULS 64 nagyobb, 4 GHz-es sávszélességgel működik, amely a reflektált jelek még tisztább szétválasztásával alkalmazkodik a folyadékszintmérés sajátos követelményeihez.
A VEGAPULS 64 hivatalos piaci bevezetését megelőzően kétszáz prototípuspéldányt telepítettek és teszteltek világszerte.
Az eredmények alapján – még a hivatalos piacbevezetés előtt – optimalizálták a szoftvert a még jobb teljesítmény elérése érdekében. Ez egyben azt is jelenti, hogy komoly adatbázist sikerült felépíteni és a felhasználók rendelkezésére bocsátani az alkalmazási tapasztalatokból.
A VEGAPULS 64-készülékek üzemeltetése rutinfeladat azoknak, akik már alkalmaznak VEGA-technológiát, ugyanis az új műszer is a plics-koncepciót követi. A PLICSCOM-modul segítségével elvégezhetők a távadó beüzemelésével kapcsolatos feladatok, és leolvashatók a mérési eredmények is. Ehhez tehát PC vagy speciális szoftver sem szükséges. Ez a kijelző és üzemeltető modul bármikor – a tápfeszültség megszakítása nélkül – behelyezhető a készülékbe vagy eltávolítható abból.

Fig 4 FA Pharmaceuticals Graphic VEGAPULS 64 Small tank web2

A VEGAPULS 64 sugárkúpjának szöge csupán 3°. A távadó tehát még keverőkkel, fűtőspirálokkal vagy más szerelvényekkel ellátott tartályokban is megbízható mérésekre alkalmas

Későbbi telepítés ismételt minősítés nélkül

Rendkívül kis illeszkedő méretei miatt az új távadó könnyen telepíthető bármilyen meglevő folyamatcsatlakozásba. Telepítése tehát gyors és költséghatékony a meglevő tartályok esetén, azok minimális módosításával vagy minden további módosításuk nélkül. Ez a lehetőség különösen fontos a gyógyszer- és biotechnológiai iparban, ahol számos üzemet és folyamatot kötelező átvizsgálni és hivatalosan minősíteni használatba vétel előtt, és ez a kötelezettség a módosításokra is kiterjed. Ezért minden utólagos mérnöki módosítás jelentős erőforrások igénybevételét követeli meg. Megfelelő adapterekkel még a menetes változatok is könnyen illeszthetők a bilincses (tri-clamp) csatlakozáshoz, ami ideális megoldássá teszi számos alkalmazásban. Azok a folyamatszerelvények, amelyeknél minden – a közeggel érintkező – felület PTFE[2]-anyagú, és amelyek aszeptikus térben is használhatók, ugyancsak beszerezhetők a piacra bocsátás óta. Ezek megfelelnek a 3-A[3] és az EHEDG[4]-követelményeknek. A VEGAPULS 64 távadók robbanásveszélyes térben is alkalmazhatók.
A VEGAPULS 64 típust és a VEGA többi termékét Magyarországon a DATCON Ipari Elektronikai Kft. forgalmazza.

Jürgen Skowaisa radartechnológiai termékmenedzser – VEGA Grieshaber KG

 

DATCON Ipari Elektronikai Kft.
1148 Budapest, Fogarasi út 5. 27. épület
Tel.: +36 1 460 1000, fax: +36 1 460 1001
E-mail: datcon@datcon.hu, web: www.datcon.hu

 


[1] A radaros távolságmérésben az antenna és a tárgy közötti távolság nem lehet tetszőlegesen kicsiny. Ennek oka, hogy a mérés relatív pontossága csökken a kis mérési távolságoknál, különösen, ha a reflektált jel eleje előbb érkezik vissza, mint ahogy az adóimpulzus befejeződött volna. Az ebből adódó, még használható mérési távolság minimális értékét nevezzük holtzónának A fogalom értelemszerűen az ultrahang reflexióján alapuló mérőkészülékeknél is alkalmazható – A Szerk. megj.

[2] Poli-tetrafluor-etilén

[3] Lásd www.3-a.org

[4] Lásd www.ehedg.org