Автоматика диспенсера жидких реагентов
Автоматические системы точного дозирования жидких реагентов в реакторы, смесители, упаковочные линии. Весовой или объёмный метод, точность 0,1-0,5%, прослеживаемость каждой дозировки. Для фармы, тонкой химии, пищёвки, косметики.
Диспенсер жидких реагентов — ключевое звено между складом сырья и реактором. Задача автоматики — точно отмерить и перекачать заданный объём или массу жидкости (обычно от 100 мл лабораторных до 1-5 тонн промышленных) с подтверждением правильности каждой дозировки. В фарме и тонкой химии это критично: ошибка 1-2% в дозировке катализатора или реагента смещает выход, селективность, чистоту продукта.
Два основных метода. Весовое дозирование: ёмкость-приёмник стоит на тензометрических весах, автоматика открывает клапан подачи и закрывает по достижению целевой массы с коррекцией на остаточный объём в трубопроводе (in-flight compensation). Точность 0,05-0,1%, подходит для твёрдых, вязких, пенящихся сред. Объёмное дозирование: прецизионный расходомер (кориолисовый или турбинный) с интегратором считает прошедший объём и закрывает клапан. Точность 0,1-0,3%, быстрее чем весовое, но хуже работает с газонасыщенными жидкостями.
Исполнительные элементы — нормально-закрытые клапаны с пружинным возвратом (безопасность при пропадании питания), иногда mix-proof double-seat для предотвращения смешивания потоков. Контроллер — Siemens S7-1200 или S7-1500 для крупных установок, с SCADA и батч-журналом. Для фармы — обязательная связь с MES-системой: каждая дозировка записывается с номером партии, временем, идентификатором бочки сырья, подписью оператора (принцип electronic batch record).
В одной типовой установке тонкой химии — 5-15 диспенсеров разных реагентов. Автоматизация последовательности их срабатывания по рецепту (с ожиданием подтверждения на критичных операциях) занимает основную часть программы ПЛК.
Для горючих и агрессивных реагентов — всё оборудование во взрывозащищённом исполнении, с заземлением ёмкостей (защита от статического электричества при переливе легколетучих жидкостей), с автоматическим перекрытием при превышении концентрации паров в зоне.
Частые вопросы
Весовое или объёмное дозирование — что точнее?
Весовое — точнее в абсолютных значениях (0,05-0,1% против 0,1-0,3% для объёмного), не чувствительно к температуре и плотности жидкости. Объёмное — быстрее (нет инерции весов), проще в монтаже (не нужны тензодатчики), подходит для частых мелких доз. В фарме и тонкой химии обычно весовое. В пищёвке и косметике, где скорость важнее — объёмное.Как обеспечить in-flight compensation при закрытии клапана?
Контроллер измеряет остаточный расход после закрытия клапана (жидкость из трубопровода добегает), запоминает эту величину как коррекцию, и в следующей дозировке закрывает клапан раньше достижения уставки на величину коррекции. Коррекция адаптируется автоматически по 3-5 последним дозировкам. Это стандартная функция всех современных дозирующих контроллеров.
Источники
- ГОСТ Р 8.733 — Весы для статического взвешивания — Росстандарт