กรณีน้ํามันปาล์มซีรี: การวัดระดับน้ํามันและน้ํายาน้ํายาที่กินได้ด้วยราดาร์ 80 GHz

ในโรงงานอาหาร รอบการทำความสะอาดเป็นส่วนหนึ่งของปัญหาการวัด บทความนี้จัดระเบียบตามบทเรียนข้อกำหนดจากโรงงานแปรรูปอาหาร: เครื่องวัดระดับบนถังเก็บน้ำมันที่รับประทานได้และน้ำเชื่อมจะต้องทนต่อรอบการทำความสะอาดก่อนที่จะได้รับอนุญาตให้วัดอะไรก็ตาม สื่อที่ใช้คือ น้ำมันพืช (ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกประมาณ 3) และน้ำเชื่อม ในถังสแตนเลสที่ทำความสะอาดด้วยสารละลายด่างร้อน น้ำ และไอน้ำ เครื่องส่งสัญญาณแรงดันแตกต่างรุ่นก่อนหน้าเกิดการคลาดเคลื่อนเนื่องจากการอ่านค่าขึ้นอยู่กับความหนาแน่น ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามผลิตภัณฑ์ต่างๆ อุปกรณ์อัลตราโซนิกเสียหายในสภาวะไอน้ำและฟอง อุปกรณ์ที่ใช้แทนคือ เรดาร์ FMCW 80 GHz พร้อมเสาอากาศแบบแท่งสำหรับสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำและการเชื่อมต่อกระบวนการที่ถูกสุขอนามัย วัดพื้นผิวโดยตรง ดังนั้นความหนาแน่นจึงไม่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ และวัสดุและการออกแบบสามารถทนต่อสภาพแวดล้อม CIP ได้ บทความนี้อธิบายการตัดสินใจด้านข้อกำหนดตามลำดับที่ผู้ซื้อพบเจอจริง

โปรไฟล์ลูกค้า: Seri Palm Oil Processing Sdn. Bhd. (มาเลเซีย)

Seri Palm Oil Processing Sdn. Bhd. เป็นโรงงานกลั่นและแยกปาล์มน้ำมันในมาเลเซียที่ดำเนินการถังเก็บน้ำมันที่รับประทานได้และน้ำเชื่อมที่ป้อนเข้าห้องครัวแบบแบทช์ ถังเหล่านี้ทำความสะอาดในที่ด้วยสารละลายด่างร้อนและไอน้ำ ดังนั้นเครื่องวัดระดับจะต้องทนต่อรอบการทำความสะอาดและกลับมาวัดค่าได้อย่างแม่นยำทันทีหลังจากนั้น - ในขณะที่จัดการกับสัญญาณสะท้อนเรดาร์ที่อ่อนแอของน้ำมันที่รับประทานได้ซึ่งมีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ

2. ถัง: น้ำมันและน้ำเชื่อมในอาคารเดียวกัน

โรงงานเก็บน้ำมันพืชและน้ำเชื่อมในถังสแตนเลสแนวตั้งที่ใช้สำหรับห้องครัวแบบแบทช์ น้ำมันจะถูกเก็บไว้ให้อุ่นพอที่จะปั๊มได้ น้ำเชื่อมจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและผสมตามสูตร ถังทุกใบจะถูกทำความสะอาดในที่: สารละลายด่างร้อน น้ำล้าง และไอน้ำ ซึ่งส่งผ่านลูกบอลสเปรย์ CIP ดังนั้นเครื่องมือวัดบนถังแต่ละใบจึงต้องผ่านรอบการทำความสะอาดที่เซ็นเซอร์วัดระดับส่วนใหญ่ไม่สามารถทนได้ - และต้องกลับมาวัดค่าได้อย่างแม่นยำทันทีหลังจากนั้น เนื่องจากกระบวนการผสมจะเริ่มทันทีที่ถังถูกประกาศว่าสะอาด ข้อกำหนดใดๆ ที่ละเลยรอบการทำความสะอาดจะล้มเหลวภายในเดือนแรก ไม่ว่าการวัดค่าในถังที่สะอาดจะดีเพียงใดก็ตาม

3. สองสื่อ สองปัญหาทางฟิสิกส์

น้ำมันพืชมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกประมาณ 3 ดังนั้นจึงสะท้อนคลื่นเรดาร์ได้เพียงส่วนเล็กน้อย - สัญญาณสะท้อนอ่อน และมีเพียงความถี่และการออกแบบเสาอากาศที่ถูกต้องเท่านั้นที่จะมองเห็นได้ น้ำเชื่อมมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงกว่า แต่มีความหนาแน่นที่เปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มข้นและอุณหภูมิ สื่อทั้งสองนี้เผยให้เห็นโหมดความล้มเหลวคลาสสิกสองประการของการวัดระดับ: สัญญาณสะท้อนอ่อนจากของเหลวที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ และการอ่านค่าที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นจากวิธีการวัดด้วยแรงดันไฮโดรสแตติก โซลูชันใดๆ จะต้องจัดการกับทั้งสองอย่าง - และยังต้องทนต่อรอบการทำความสะอาดอีกด้วย

4. เหตุใดเครื่องส่งสัญญาณแรงดันจึงคลาดเคลื่อน

เครื่องส่งสัญญาณแรงดันแตกต่างวัดระดับจากแรงดันไฮโดรสแตติก: แรงดันหารด้วยความหนาแน่น วิธีนี้จะถูกต้องก็ต่อเมื่อความหนาแน่นคงที่และทราบค่าเท่านั้น ในโรงงานนี้ไม่เป็นเช่นนั้น - น้ำมันและน้ำเชื่อมมีความหนาแน่นต่างกัน และความหนาแน่นของน้ำเชื่อมเปลี่ยนแปลงตามความเข้มข้นและอุณหภูมิ - ดังนั้นความสูงของของเหลวเดียวกันจึงให้ค่าการอ่านที่แตกต่างกันในเวลาที่ต่างกัน การกระทบยอดสินค้าคงคลังล้มเหลว และแบทช์ถูกจ่ายยาจากระดับที่ไม่ตรงกับสิ่งที่ถังมีอยู่ ท่อแรงดันเพิ่มปัญหาที่สอง: ต้องมีการบำรุงรักษาและอาจอุดตันด้วยน้ำเชื่อม อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ลองใช้ในบางถังล้มเหลวแตกต่างกัน: ระยะไอน้ำของการทำความสะอาดทำให้พัลส์อ่อนลงอย่างสมบูรณ์ และฟองที่เติมทำให้เกิดการกระโดด เทคโนโลยีใดๆ ก็ไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่แท้จริงได้: วัดพื้นผิวโดยตรง โดยไม่ขึ้นกับความหนาแน่น ผ่านไอน้ำและฟอง

5. ข้อกำหนดที่ซ่อนอยู่: การทนต่อรอบการทำความสะอาด

รอบการทำความสะอาดเป็นข้อกำหนดที่คัดกรองเครื่องมือส่วนใหญ่ออก และควรเขียนไว้ในเอกสารประกวดราคา ก่อนสิ่งอื่นใด เครื่องมือต้องทนต่อสารละลายด่างร้อนในระยะใกล้จากลูกบอลสเปรย์ ไอน้ำที่ตัวเครื่องและจุดเชื่อมต่อสายเคเบิล และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ - จากนั้นจึงวัดค่าได้อย่างแม่นยำภายในไม่กี่นาทีหลังจากรอบการทำความสะอาดสิ้นสุดลง สิ่งนี้ขับเคลื่อนการตัดสินใจสามประการ ประการแรก การเชื่อมต่อกระบวนการที่ถูกสุขอนามัยแบบไร้รอยต่อ (ตัวยึดแบบสุขาภิบาลหรือหน้าแปลน) ในวัสดุที่ได้รับการอนุมัติสำหรับสัมผัสอาหาร เพื่อให้เครื่องมือได้รับการทำความสะอาดพร้อมกับถังแทนที่จะถูกถอดออก ประการที่สอง วัสดุเสาอากาศที่ทนต่อสารละลายด่างและไอน้ำ - PTFE หรือพื้นผิวเคลือบ ประการที่สาม ตัวเครื่องที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับสภาพแวดล้อมการล้างทำความสะอาด (IP66/IP67) สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่เครื่องประดับ แต่เป็นความแตกต่างระหว่างเครื่องมือที่ใช้งานได้นานหลายปีกับเครื่องมือที่เสียหายจากการทำความสะอาดครั้งแรก การเชื่อมต่อที่ถูกสุขอนามัยต้องไร้รอยต่อด้วยเหตุผลทางกายภาพ: รอยต่อจะกักเก็บผลิตภัณฑ์และแบคทีเรีย และอยู่เหนือการเข้าถึงของสเปรย์ทำความสะอาด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมรูปทรงของการเชื่อมต่อจึงเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอาหาร ไม่ใช่รายละเอียดด้านความสวยงาม

เครื่องมือ Qinwei ที่แนะนำสำหรับแอปพลิเคชันนี้

7. เสาอากาศแบบแท่งและสัญญาณสะท้อนไดอิเล็กทริกต่ำ

เมื่อข้อกำหนด CIP ได้รับการแก้ไข การออกแบบการวัดก็สามารถดำเนินการต่อไปได้ เลือกใช้เรดาร์ FMCW 80 GHz พร้อมเสาอากาศแบบแท่งที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ เหตุผล: ย่านความถี่ 80 GHz รวมพลังงานมากขึ้นในลำแสงที่แคบลง ซึ่งช่วยให้ได้รับสัญญาณสะท้อนที่ใช้งานได้จากน้ำมัน เสาอากาศแบบแท่งทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่นสั้นที่รวมพลังงานที่แผ่ออกไปตามแกนเสาอากาศ เพิ่มสัญญาณสะท้อนจากพื้นผิวที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ ไอน้ำไม่ใช่ปัญหาสำหรับคลื่นไมโครเวฟเหมือนกับอัลตราโซนิก - สัญญาณจะผ่านไอน้ำและคอนเดนเสทเล็กน้อย ดังนั้นบรรยากาศหลังการทำความสะอาดจะไม่บดบังเครื่องมือ เครื่องส่งสัญญาณเดียวกันนี้วัดน้ำเชื่อมได้โดยไม่ต้องกำหนดค่าใหม่ เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงกว่าของน้ำเชื่อมทำให้สัญญาณสะท้อนแรงขึ้น

8. แผ่นการกำหนดค่า

การกำหนดค่าถูกจำกัดอย่างจงใจ ป้อนความสูงถังและการชดเชยการติดตั้ง ปรับเอาต์พุต 4-20 mA ในช่วงการทำงาน เปิดใช้งาน HART สำหรับการวินิจฉัยระยะไกล ตั้งค่าเกณฑ์สัญญาณสะท้อนสำหรับสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำบนถังน้ำมัน เพื่อให้สัญญาณสะท้อนน้ำมันที่อ่อนแอถูกตรวจจับได้อย่างน่าเชื่อถือ เกณฑ์มาตรฐานเพียงพอสำหรับน้ำเชื่อม ตั้งค่าการหน่วงเวลาเป็นไม่กี่วินาทีเพื่อลดความปั่นป่วนในการเติมและเสียงรบกวนที่เกิดจากฟอง ตั้งค่าทิศทางความปลอดภัยเพื่อให้อีโคที่สูญหาย - เช่น ในระหว่างระยะไอน้ำของการทำความสะอาด - ขับเคลื่อนเอาต์พุตไปยังสถานะที่กำหนดซึ่ง PLC ถือว่าเป็น 'ไม่สามารถวัดค่าได้' แทนที่จะเป็นระดับจริง การตั้งค่าเดียวนี้ป้องกันไม่ให้ห้องครัวแบบแบทช์จ่ายยาจากข้อมูลที่ผิดพลาดหลังรอบการทำความสะอาด

9. การติดตั้งอย่างถูกสุขอนามัย

การติดตั้งเคารพทั้งการวัดและโปรแกรมสุขอนามัย เรดาร์ถูกติดตั้งด้านบนบนการเชื่อมต่อแบบสุขาภิบาล โดยมีเสาอากาศอยู่ใต้หัวฉีดเข้าไปในถัง โดยวางให้ห่างจากเส้นทางสเปรย์โดยตรงของลูกบอลสเปรย์ทำความสะอาดเท่าที่เป็นไปได้ - รายละเอียดเล็กน้อยที่ยืดอายุเสาอากาศโดยการป้องกันสารละลายด่างที่ใบหน้า ตรวจสอบความยาวของเสาอากาศเพื่อให้ถึงใต้หัวฉีด แต่ยังคงห่างจากทางออกด้านล่างและตัวกวนใดๆ เครื่องมือถูกติดตั้งในแนวตั้ง; เสาอากาศที่เอียงจะเปลี่ยนระยะทางที่วัดได้ ปะเก็นที่ถูกสุขอนามัยเป็นเกรดอาหารและกำหนดเวลาเปลี่ยนพร้อมกับปะเก็นอื่นๆ ของถัง สายเคเบิลวิ่งในท่อร้อยสายพร้อมห่วงหยด เพื่อให้คอนเดนเสทไม่สามารถเข้าสู่ตัวเครื่องได้

10. การทดสอบการใช้งานด้วยรอบการทำความสะอาดจริง

การทดสอบการใช้งานครอบคลุมทั้งการวัดและรอบการทำความสะอาด เนื่องจากทั้งสองเป็นส่วนหนึ่งของหน้าที่ บันทึกสเปกตรัมว่างและแผนที่สัญญาณสะท้อนผิดพลาดเมื่อถังว่างและสะอาด ตรวจสอบเอาต์พุตระดับเทียบกับการจุ่มหรือแบทช์ที่ชั่งน้ำหนักที่ระดับสองหรือสามระดับ - บนน้ำมัน คาดว่าจะมีความสอดคล้องกันภายในประมาณ +/- 5 มม. ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นผิว จากนั้นจึงดำเนินการรอบการทำความสะอาดโดยเปิดเครื่องมือ สังเกตเส้นโค้งสัญญาณสะท้อนระหว่างระยะไอน้ำ: เครื่องส่งสัญญาณควรรายงานสถานะ 'ไม่สามารถวัดค่าได้' ที่กำหนดไว้ ไม่ใช่ระดับที่ผิดพลาด และกู้คืนได้อย่างสมบูรณ์เมื่อไอน้ำหายไป ปรับเกณฑ์สัญญาณสะท้อนและการหน่วงเวลาหากระยะไอน้ำทำให้เกิดสัญญาณสะท้อนที่ขอบสุดท้าย ทดสอบการรวม PLC แบบแบทช์ตั้งแต่ต้นจนจบ - ค่าระดับ การวินิจฉัย และสถานะการเตือนทั้งหมดเข้าสู่ระบบควบคุมอย่างถูกต้อง

ทำไมต้องเลือกเครื่องมือ Qinwei

Xi'an Qinwei Instrument Factory (แบรนด์ QINWEIYB) เป็นผู้ผลิตที่ก่อตั้งขึ้นในปี 2010 ซึ่งเชี่ยวชาญด้านเครื่องมืออัตโนมัติในอุตสาหกรรม มีพนักงาน 500-800 คน และส่งออกผลผลิต 50%-60% ทั่วโลก สำหรับบริการเกรดอาหาร Qinwei นำเสนอเรดาร์แบบเสาอากาศแท่งที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับสื่อที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำ การเชื่อมต่อกระบวนการแบบสุขาภิบาล และการออกแบบที่ไร้รอยต่อที่ทนต่อสารละลายด่างและไอน้ำของ CIP เครื่องมือทั้งหมดได้รับการสอบเทียบจากโรงงานพร้อมใบรับรองที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ MOQ เริ่มต้นที่ 1 ชุด การจัดส่ง 5-8 วันทำการ และรองรับการปรับแต่ง OEM/ODM

12. สิ่งที่ห้องครัวแบบแบทช์เห็น

หลังจากการทดสอบการใช้งาน การเปลี่ยนแปลงปรากฏขึ้นครั้งแรกในใบกระทบยอด ถังเดียวกันนี้สามารถวัดน้ำมันและน้ำเชื่อมได้โดยไม่ต้องปรับช่วงใหม่ เนื่องจากเป็นการวัดเชิงเรขาคณิต ไม่ใช่แบบไฮโดรสแตติก - ความหนาแน่นจึงไม่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ ระยะไอน้ำของการทำความสะอาดไม่ก่อให้เกิดการอ่านค่าผิดพลาดอีกต่อไป เครื่องมือรายงานสถานะไม่พร้อมใช้งานและกู้คืนได้อย่างสมบูรณ์ ฟองอากาศระหว่างการเติมไม่ก่อให้เกิดข้อผิดพลาดในการผสมอีกต่อไป สามารถกระทบยอดสินค้าคงคลังกับสินค้าที่ส่งมอบตามน้ำหนักได้ - ซึ่งการติดตั้ง DP ที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นไม่สามารถทำได้อย่างสม่ำเสมอ ไม่ได้ให้ตัวเลขการกระทบยอดเฉพาะไซต์ การออกแบบได้ลบแหล่งข้อผิดพลาดสามประการ - ความหนาแน่น ไอน้ำ และฟองอากาศ - ดังนั้นรอบการทำความสะอาดจึงไม่ขัดขวางการวัดที่เชื่อถือได้อีกต่อไป

13. คุณค่าทางวิศวกรรม และแอปพลิเคชันที่ตามมา

ห่วงโซ่คุณค่าในโรงงานอาหารนั้นตรงไปตรงมา: การไม่ขึ้นกับความหนาแน่นช่วยขจัดข้อผิดพลาดในการผสมและปกป้องความสม่ำเสมอของสูตร; ความทนทานต่อ CIP ช่วยลดภาระในการถอด เช็ดให้แห้ง และติดตั้งเครื่องมือใหม่ การออกแบบที่ถูกสุขอนามัยช่วยให้โรงงานเป็นไปตามข้อกำหนดในการตรวจสอบ และการออกแบบสัญญาณสะท้อนที่อ่อนแอหมายความว่ากรณีที่ยากกว่า (น้ำมัน) จะถูกวัดได้อย่างน่าเชื่อถือเท่ากับกรณีที่ง่าย (น้ำเชื่อม) การกำหนดค่าเดียวกันนี้ใช้กับน้ำมันที่รับประทานได้และน้ำมันหอมระเหย น้ำเชื่อม กากน้ำตาล น้ำผลไม้ และอาหารเหลวอื่นๆ ในถังเก็บและถังผสม และกับถังใดๆ ที่ไอน้ำ CIP เอาชนะอุปกรณ์อัลตราโซนิก สำหรับสื่อที่มีความหนืดสูงหรือเหนียวที่เคลือบเสาอากาศ ให้ตรวจสอบพฤติกรรมการทำความสะอาดตัวเองก่อนการติดตั้ง ในกรณีที่ถังเก็บแอลกอฮอล์หรือตัวทำละลายในพื้นที่อันตราย ให้ระบุรุ่น Ex-rated ของเรดาร์เดียวกัน เมื่อขอใบเสนอราคาสำหรับการวัดระดับเกรดอาหาร ให้ระบุผลิตภัณฑ์และอุณหภูมิทั่วไป ขนาดถัง และขนาดการเชื่อมต่อ ว่ามีการใช้ CIP กับไอน้ำหรือไม่ และมาตรฐานสุขาภิบาลที่ต้องการสำหรับการเชื่อมต่อกระบวนการ