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ISV Umwelt——实现清洁的分离

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应用报告

位于迪普霍尔茨的市政污水处理厂是ISV-Umwelt的一家客户。

紧凑的生物质脱水装置

污水污泥使用离心机处理后进行热处理。利用全面的传感器,可以在现场或远程对装置进行精确的监测。此外,借助IO-Link 技术,安装、调试和服务都变得十分高效。

德国共有约1万家污水处理厂,每年生产近200万吨污水污泥。虽然以前大多数污水污泥都被用作农业肥料,但现在出于环保考虑,越来越多的污泥被热回收处理。根据德国法律要求,最晚从2029年开始,所有污水污泥都必须在独立焚烧厂进行磷回收。

然而,在污水污泥可用作燃料之前,必须将其固体成分与占总质量高达97%以上的水相分离。

这就是下萨克森州朗格尔斯海姆的 ISV Umwelt公司发挥作用的地方。其创始人兼董事总经理Sven Penkwitt解释道:“我们建立移动式生物质脱水装置,并将其短租或长租给我们的客户。”

其中一家客户是位于迪普霍尔茨(Diepholz)的市政污水处理厂。ISV-Umwelt每年大约有4次会分别花费1周时间为其建立装置。“在此期间,这些装置将从三个多月来积累在大型消化池中的约2400立方米的消化污泥中分离出约72吨干物质,然后将其用于热回收。”

污水污泥(左)被分离成水(中)和干物质(右侧的托盘中)。

ifm的人员深知问题的关键。无论通过电话或现场拜访,他们都能理解问题所在并提供相应的支持。[…...] 因此,我们在任何时候都依赖ifm。他们能满足我们的一切需求,包括专业能力、可靠性和速度。

Sven Penkwitt ISV Umwelt创始人兼董事总经理

关于ISV Umwelt

ISV Umwelt公司位于德国朗格尔斯海姆(Langelsheim),专业建立各种移动式生物质脱水装置,并将其短租或长租给客户。

ifm的人员深知问题的关键。无论通过电话或现场拜访,他们都能理解问题所在并提供相应的支持。[…...] 因此,我们在任何时候都依赖ifm。他们能满足我们的一切需求,包括专业能力、可靠性和速度。

Sven Penkwitt ISV Umwelt创始人兼董事总经理

关于ISV Umwelt

ISV Umwelt公司位于德国朗格尔斯海姆(Langelsheim),专业建立各种移动式生物质脱水装置,并将其短租或长租给客户。

离心机分离

分离装置是一种自给自足的系统,位于12米长的移动容器内。其核心元件是卧螺离心机。该离心机的滚筒转速可达每分钟3200转,并生成相当于3000倍重力加速度的离心力。当使用泵和软管将污水从收集池馈入后,较重的固体将被向外压。然后,它们将由螺旋输送器输送到外部,而较轻的水仍保留在滚筒的中心并溢出。然后,传送带将它们输送到收集容器,并最终运输到CHP装置。为了优化分离效果,在分离过程中添加了絮凝剂。其类型和用量根据污水污泥的相应成分进行调整。

为了实现优化的脱水效果,必须能在各个不同的点上对过程进行调整,而这是ifm发挥作用的地方。作为自动化专家,ifm提供广泛的传感器和自动化解决方案,它们可精确调整并透明显示和分析过程操作的细节。

离心机监测

当重型滚筒以超高的速度旋转有时并不均质的污水污泥时,离心机的2个主轴承会受到极端作用力。因此,每个轴承中安装了2个VVB振动传感器,用于长期监测轴承的振动。

若振动模式相对于标准模式发生偏差,可以很快检测到是否无法正确处理(分离)污泥的情形(例如由于污泥不均质、粘度不正确或较大的污泥块混入离心机等)。然后,服务人员将能相应干预,例如降低离心机的速度以防其发生损坏。

利用振动幅度增大报告的维护信号,也可及早检测到滚筒轴承的磨损。此外,振动传感器还带有集成温度传感器。当温度升高时,表明因磨损而导致摩擦增大。

振动传感器使我们能及早检测到需要更换轴承的情形。我们可以评估相应的紧急程度,并尽量将受影响装置的维护工作安排在客户现场的既定工作之间。任何情况下,我们都能掌握情况。我们可以可靠防止或至少尽可能减少与客户现场停机相关的不可预见损失。

Sven Penkwitt ISV Umwelt创始人兼董事总经理

迪普霍尔茨每年生产近300吨干物质,并对其进行热利用。

液压动力装置

离心机的中心轴上有一个由液压驱动的高扭矩螺旋输送器,用于压紧固体并将其排放到外部。其压力由电气驱动的液压装置生成。 PV8 压力传感器 (测量范围0到250 bar)被用于测量液压压力,从而通过变频器控制电动泵电机。因此,压力用于控制螺旋驱动器,并最终控制装置的固体排放。

另外在液压装置上还有一个 LI5 系列液位传感器 ,用于检测油位及油温,并在超出或低于准许值时发出警告。

液压装置的压力、油位和温度监测。

离心机内用于螺旋输送器的电驱动液压装置。

进料流量监测

为了实现高效的分离,精确计量进入离心机的污水污泥流量至关重要。为此,在进料端安装了 电磁感应流量传感器 。该传感器能可靠检测广泛流体和粘性介质的流量,并可在此应用中检测添加的生物质或污水污泥的量(流量通常为15到56立方米每小时)。该测量值将与进料泵以及装置控制器中的离心力控制相结合。传感器采用电磁感应测量原理,因此测量段没有可能会被污水污泥粘附的任何测量元件或其他元件,从而避免管道堵塞。

此外,该传感器还可测量输送的污水污泥的温度。在寒冷季节,污泥的粘度更高,这是向离心机进料时必须考虑的决定性因素。

一切在于混合

为了实现优化的相位分离(液体固体分离专家使用的术语),在污水污泥中添加了絮凝剂。絮凝剂根据污水污泥的类型进行调整,因此不同污水处理装置的絮凝剂配方各不相同。絮凝剂包含水和聚合物浓缩物。这两种成分都是单独制备的,以确保精确的混合比。涡街流量传感器 专用于该用途。它可精确测量供应给制备罐的水,从而调节絮凝剂的配方。

制备罐本身使用LR7000 液位传感器监测,该传感器带有使用导向微波来测量液位的探头。该测量原理的优势在于不会被絮凝剂的泡沫影响。此外,探头可轻易缩短并适应储罐的高度。

制备完成的絮凝剂将与污水污泥一起馈送至离心机。进料量由采用电磁感应测量原理的 SM8020 流量计 进行精确监测。与涡街传感器不同,该流量计不仅可以检测水,还可以准确检测其他液体介质,包括高粘性的聚合物絮凝剂。

储罐处的测量

带聚合物浓缩物的储罐通过KQ1000 液位传感器进行监测。该传感器安装在储罐外部,并透过储罐壁检测填充液位。三个具有不同优先级的开关量信号可对储罐重新加注需求进行提醒。在此,Sven Penkwitt发现了一种尤其实用的解决方案:“根据输送时间及所需产品量的不同,传感器在供应储罐上的安装位置可能会更高或更低,这使得我们在订单交付周期上非常灵活。”

电容式接近开关透过容器壁检测聚合物浓缩物的液位,并在需要重新加注时发出信号。

核心测量值:电磁感应流量传感器监测进入离心机的污水污泥量。

IO-Link实现简便应用

该装置的所有传感器都使用 IO-Link 通信协议。Sven Penkwitt在解释这对其公司的优势时说道:“IO-Link可减少所需的接线工作,并实现更精益的调试。结构化布线包含了必要的传感器和模块的螺纹连接器,因此可消除电缆连接错误之类的错误源。我们的第一款装置采用传统接线方式,需要大约2天半才能完成接线。而现在使用IO-Link只需2小时。”

根据Penkwitt所说,IO-Link的一个相对优势是服务:“我不再需要电工来更换故障传感器;利用简单的M12连接,几乎任何人都能更换传感器。”一旦插入新的传感器,它就会自动从IO-Link主站接收参数,因此限值或计数器读数可以轻松从旧传感器传输到新传感器。“可以说,IO-Link最大限度减少了客户现场的设备停机时间。”

传统传感器只有开关量或模拟量信号,而IO-Link传感器还可直接与传感器通信。例如,当更改配置时,可以通过操作人员手动操作或通过控制器自动操作,远程完成传感器的全面参数化设置。这使得远程过程优化变得非常简单,可以实现直到传感器层级的优化。

此外,IO-Link传感器还可在实际测量值之外提供诊断功能,例如运行时间计数器、最小值和最大值内存,或测量信号质量的相关数值。

“我们装置的所有控制和监测活动都远程进行。这是IO-Link带来的便利之处,因为它可实现直到传感器层级的极高透明性。这使得我们能够优化过程,并快速找到发生故障的错误源。”Sven Penkwitt说道。

结论

广泛的产品范围是关键:利用ifm的传感器技术以及IO-Link的诸多优势,即使是需要结合考虑许多参数来提升效率的装置,也可实现完全自动化。然而,“硬件”只是一方面因素,服务方面也有很大的不同。Sven Penkwitt总结道:“ifm的人员深知问题的关键。无论通过电话或现场拜访,他们都能理解问题所在并提供相应的支持。他们的备货也很充裕:下午3点下单,次日就能收到传感器。这对我们的维护维修工作非常重要。到目前为止,我甚至还没见过任何其他供应商能有接近他们的表现。因此,我们在任何时候都依赖ifm。他们能满足我们的一切需求,包括专业能力、可靠性和速度。”

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简单的螺纹连接替代繁杂的接线:所有传感器都连接至IO-Link主站,该主站通过Profinet将信号发送至装置控制器。

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ifm的IO-Link系统

使用ifm的IO-Link系统进行点对点通信

IO-Link由领先的传感器、执行器和控制器制造商开发,是一种不受现场总线限制的标准化自动化接口。它无需复杂的寻址,即可为用户实现点对点连接。以前仅限于简单的开关量信号或模拟量数值的二进制开关现已开发成为智能传感器。

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