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混合容器 - monitoring 并控制混合效率

在线监控oring 带轴搅拌器的容器罐混合效率 Rheonics 在线粘度和密度计

混合过程中的实时粘度变化和最终产品检测

Rheonics 过程粘度计 SRV or Rheonics 过程密度和粘度计 SRD 可以安装在制造过程中的各种位置。在容器中使用传感器主要可以通过观察混合过程中粘度的变化来使生产受益。观察混合过程中的粘度可以让操作员进行优化并避免过度混合或因时间而导致的产品劣化。这可以节省能源和时间,因为操作员可以明确地看到何时达到最终产品。这可以在图 1 中的样本 SRV 数据中看到,因为测量的粘度达到了所需的设定点范围(绿色)。

monit的oring 混合均匀度

其次,混合过程中粘度测量中的噪声可能表明不均匀性。图 1 显示了样本 SRV 数据,其中数据中的噪声随着混合的进行而减少,然后在达到设定点后继续减少,直到工艺液体粘度噪声保持在公差范围内(绿色区域)。因此,混合容器的 SRV 读数可以指示混合的质量,随后指示浆料的质量或寿命,因为过度加工会导致浆料降解。

检测混合问题

最后,在搅拌器中安装传感器可以检测罐内结块、气泡或其他制品的堆积情况。偏离工艺范围可能表示有团块和气泡。偏离范围以上通常表示有固体制品,偏离范围以下则表示有气泡。(此示例数据集中未显示此类偏差。)

图 1:混合容器中 SRV 的样本过程数据。绿色表示设定点和公差区域。蓝色表示单独的粘度测量值。黑色表示平滑的粘度数据。

连续测量与间歇测量

粘度传感器在混合容器中的使用可以连续进行,也可以间歇进行。虽然将探头全程安装在混合容器中可以获得最大信息,但有些用例需要定期采样。

连续监测oring 混合过程

在大多数情况下,此选项是最简单的选项,可为操作员提供最多的信息。此选项的质量控制优势有两方面:1) 可在任何时间点与离线测量进行比较的持续测量:减少离线测量的需要;2) 可以立即检测到任何潜在问题。基于使用 SRV 进行连续粘度测量的过程控制可以得到严格控制,以防止可能损坏批次或连续过程的某个部分的粘度过冲。借助整个处理时间的数据,可以始终了解混合物的属性,并且系统无需干预。

间歇性监测oring 混合产品

在某些过程中,最好使用混合容器中的 SRV 进行间歇性测量。原因可能包括:精心规定的流体流动模式,即使是小型传感器也可能破坏这种模式;无法在混合容器中安装传感器(当叶片刮擦所有表面并且无法从盖子安装时);传感器上的弯曲力大(高粘度流体 - 溶液存在于 Rheonics 产品组合用于高粘度混合);清洁需求(传感器上的产品堆积);减少影响(具有大聚集体的多相过程);或行业标准协议。当间歇性监测oring,要注意测量时间,无论是流动环境还是静态环境,并且在比较流动环境测量时必须注意将探头插入相同的流动区域。

安装位置

安装 Rheonics 在线粘度计可以从盖子、侧面、底部或再循环管线中进行。下表阐明了哪些混合情况导致了每种方法的建议。

混合工艺罐和管线中的在线粘度计和密度计

Rheonics 可在罐体和再循环系统中安装在线粘度和密度传感器,以跟踪成型、饮料和其他行业的混合过程。

图 2:混合罐安装位置(位置选择提示见表 1)。

每个安装位置的产品信息可在此处找到: Rheonics 用于混合过程的罐和再循环管线中的在线粘度计和密度计。此外,在进行间歇性测试时,从顶部插入探头通常是最实用的选择,因为它可以在混合过程中安装/拆卸。

表 1:图 2 中的传感器位置的放大视图和建议。

放大视图何时使用缺点
1.从顶部长插入混合转子位于底部并刮擦侧面。破坏密度高于流体的骨料。如果批次和工艺流体随着时间的推移而减少,则罐体液位会发生变化。
2. 齐平安装允许使用大型混合转子,非常适合低粘度流体,不会粘附壁面。符合卫生设计。涉及墙刮刀的清洁或混合程序。
3.长 Tri-Clamp 插入墙上探测具有粘附和边界层等壁面效应的流体中的最佳混合区域。较小的转子需要在转子高度使用长探头。从油箱中取出转子或其他部件时,传感器更容易损坏。
4. 墙壁螺纹安装当油箱已有 NPT 螺纹端口时,这是理想的选择。并不总是卫生。如果 Weldolet 太长,则传感区域顶部周围可能会堆积物。
5.从底部长安装当担心密度梯度或不完全混合时。希望检测下沉的固体团块。如果固体团块足够大且重,这个位置就很容易受到损坏。还可能造成清洁困难。
6. 管道内螺纹安装如果反应器具有规定的流动模式,则混合容器本身不应受到干扰。必须考虑管道尺寸。当没有再循环管线时,这只能在产品已经进入下一个单元操作后进行“检查”。
7. 管道弯头中的长插入螺纹安装2 英寸及以下的窄管。允许在流场中探测,无需担心堆积。管道顶部无需弯曲。非常适合容易在设备上凝固的材料。需要弯头。当没有再循环管线时,这只能在产品已经移动到下一个单元操作后进行“检查”。

图 3、4 和 5 展示了具体的混合罐安装,图 3 中为中央转子混合器,图 4 中为带刮刀的高速混合器。图 5 显示了间歇性测试的设置。这绝不是一份完整的清单,但提供了一些常见的混合容器安装。

图 3:在混合罐中的安装

图4:安装在高速搅拌溶解器中。

图 5:安装间歇监测装置oring 当需要时,可以将探头放入搅拌器中。

过程控制和自动化

从监控中充分了解系统的混合进度和均匀性oring 实时粘度测量提供了逐步调整输入流体以适应条件的机会。长期使用后,工艺工程师可以根据传感器在先前运行中发现的数据构建预期工艺范围(见图 6)。该预期范围可让操作员知道粘度是否正常变化,并允许在出现问题时进行调整,而无需等待完全混合。这有助于尽早发现原材料差异。在图 6 所示的示例中,粘度在 10 小时的混合时间内变化。当前运行以蓝色显示,并且可以在仅几个小时后提醒操作员当前运行异常,这允许操作员尽早进行调整并节省数小时的处理时间。

图 6:红色虚线表示预期的工艺包络线。以前的运行及其平均值显示为灰色。具有给定公差的设定点显示为绿色区域。对于当前运行(蓝色),在 200 分钟时已经可以检测到异常粘度发展。

粘度对混合速度的影响

对于非牛顿剪切敏感流体,粘度读数会随流速而变化,在混合量相同的情况下,增加粘度会降低流速。解释结果时应考虑到这一点。

持续质量控制

有关储罐中当前状况的数据及其与最终产品的关系,可以让操作员确信离线检查将通过质量控制,并最终让操作员更加确信最终产品也具有始终正确的特性。纳入从标准质量控制测量(例如 Brookfield、Zahn 或其他手动测试)获取的数据点可以帮助操作员了解这些测量中的偏差如何与变化的 SR 传感器读数相关联。由于 SR 传感器对过程不构成干扰,因此可以继续照常进行手动测试,并且可以在手动测试和 SR 传感器粘度之间建立经验相关性。这种相关性对于正在生产的每种流体来说必须是独一无二的。理想情况下,SR 传感器粘度的偏差甚至可以提醒操作员需要进行手动质量控制测试(事件触发测试)。

选择哪种 SR 传感器

对于两种 SR 传感器,需要注意防爆安全、卫生安全、食品安全和就地清洗 (CIP) 的工艺要求。当需要防爆安全认证时 Rheonics 提供 经 ATEX 和 IECEx 认证的 SR 传感器. 卫生和食品/药品安全 EHEDG 认证的 SR 传感器 在 Rheonics 建议使用。安装后,SR 传感器可用于指示工艺管线的清洁度和 优化就地清洗 (CIP) 系统3-A认证 Rheonics SR 传感器 您可以确保在过程中完全符合 CIP 卫生标准。如果必须拆卸传感器进行清洁(例如清管),则 可伸缩 SR 传感器 可以使用。SR 传感器无需维护,没有移动部件,采用金属-金属密封,并且操作时不需要聚合物,因此可以轻松添加到任何工艺中以改善控制和质量。

在混合容器中选择 SRD 和 SRV 时,SRD 为用户提供了有关其工艺的其他信息,即除 SRV 测量的粘度和温度之外的流体密度。由于密度和粘度是物理相关的属性,因此密度可以提前洞察意外的粘度增加。但是,对于 SRD 测量,系统中的气泡、低速和大斑点会增加读数中的噪声。因此,如果使用 SRV 时数据中存在大量噪声,则不建议使用 SRD,而应继续使用 SRV。

任一传感器的工艺连接均可根据您的工艺进行定制。齐平、短和长探头以及各种工艺连接均可提供,可在此处进行探索: SRV 和 SRD 安装.

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