Динамични контролни везни за ХВП
Начало > Измервателна техника > Във Фокус > Сп. Инженеринг ревю - брой 7/2024 > 23.10.2024
- Теглоизмерването е сред ключовите задачи в този специфичен отрасъл, който подлежи на стриктна стандартизация и отговаря на все по-строги регулации по отношение на качеството и безопасността
- Статичните теглоизмервателни системи постепенно биват изместени от динамични контролни везни, които позволяват бързо и сравнително прецизно претегляне в движение
- Особености на системите за хигиенни приложения са специалният дизайн, устойчивите материали и високата издръжливост на агресивни субстанции и условия
ПОДОБНИ СТАТИИ
Mеталдетектор или рентгенова инспекция за приложения в ХВП
Редуктори за производството на храни и напитки
Производителите в хранително-вкусовата промишленост насочват все повече инвестиции към интегрирани и интелигентни системи от последно поколение, чрез които да повишат степента на автоматизация и да подобрят проследимостта на продукцията и технологичните процеси в цеховете си. Теглоизмерването, наред с инспекцията, металдетекцията и качествения контрол, е сред ключовите задачи в този специфичен отрасъл, който подлежи на стриктна стандартизация и отговаря на все по-строги регулации по отношение на качеството и безопасността.
Предвид високите скорости и капацитети на съвременните производствени линии статичните теглоизмервателни системи, които по традиция се славят с висока точност, постепенно биват изместени в практиката от динамични контролни везни, които позволяват бързо и сравнително прецизно претегляне на различни хранителни изделия, съставки и материали в движение – без необходимост от спиране на конвейера и/или преместване на продукта на отделна везна или станция.
Особености на системите, проектирани специално за хигиенни приложения, например в хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, са санитарният дизайн, който позволява лесно почистване и поддръжка, високоустойчивите материали, както и отличната издръжливост на агресивни субстанции, химикали и условия.
През последните години се наблюдава значителен технологичен напредък при решенията в сегмента – както при хардуерните, така и при софтуерните им елементи, който позволява по-бързо и точно измерване, улеснено интегриране и управление. Сред водещите тенденции при динамичните теглоизмервателни системи са все по-компактните конструкции, интелигентните функции, както и широкообхватната свързаност и оперативна съвместимост, които дават възможност за безпроблемна комуникация между контролната везна и останалото оборудване на поточната линия и в предприятието.
Функции и предимства на динамичното теглоизмерване
Динамичните контролни везни измерват теглото на продуктите, докато преминават върху теглоизмервателната повърхност, като при повече на брой преминавания за отчитане се взема средната стойност. Колкото повече измервания на един продукт могат да бъдат направени, толкова повече данни са налични и следователно толкова по-близо до действителното тегло на продукта е отчетената стойност. Този работен принцип позволява сравнително точно претегляне при високи скорости – ключова функция при проследяване например на запълването на контейнери с хранителни продукти или на дадени изделия с пълнежи.
Чрез свеждане до минимум на препълването значително се намаляват загубите за предприятието, особено при едросерийни производства. Недостатъчното количество плънка или продукт в опаковката пък би могло да коства значителни разходи и време за сортиране, преработване и/или изтегляне на партиди, както и да доведе до глоби или оплаквания от страна на потребителите.
Основни функции на динамичните контролни везни в хранително-вкусовия сектор са:
- Гарантиране на съответствие с приложимите разпоредби;
- Редуциране на отпадъците и загубите на продукти и ресурси;
- Осигуряване на прецизен контрол на качеството;
- Генериране на ценни данни за производствения процес и изпращане на обратна връзка към оператора и/или платформата за управление с цел постепенно подобряване на резултатите.
Интегрираните решения за динамичен контрол на теглото на продуктите се използват за далеч по-широк кръг от приложения в ХВП от детекция на грешки при пълнене, като в редица случаи разполагат с възможности автоматично да извършват корекции в работните параметри на линията при регистриране на отклонения, което пести на производителите ценно време и средства. С помощта на модерни софтуерни платформи за мониторинг и управление, базирани на интелигентни алгоритми и машинно самообучение, тези системи могат непрекъснато да оптимизират производствения процес, коригирайки грешките и рисковете от неспазване на регулаторните процедури.
Множеството потенциални ползи от внедряването на интелигентна и интегрирана теглоизмервателна система са достатъчна икономическа обосновка както за мащабни инвестиции в развойна дейност, насочена към усъвършенстването и подобряването на динамичните техники и решения за претегляне, така и за значителни капиталовложения в закупуването и интегрирането на динамични контролни везни в хранително-вкусовите производства.
Ефективността и точността при динамично теглоизмерване зависят основно от три взаимосвързани фактора – производителността на линията (или колко продукта преминават през теглоизмервателната секция/станция за единица време); разстоянията между центровете на продуктите, докато преминават по конвейера; стандартното отклонение – вариациите при многократните претегляния на един и същи обект. Съвременните решения в сегмента на динамичните контролни везни за ХВП позволяват фина настройка на функциите, базирани на тези три фактора, за да се постигне оптимален баланс за съответната партида, продукт или производство.
Популярни методи и технологии
Независимо дали контролната везна е организирана като самостоятелна станция в рамките на производствената линия или е интегрирана в конвейерната система между отделните технологични етапи, устройството й най-често включва няколко общи базови елемента: теглоизмервателна клетка, електронен модул и дисплей за визуализиране. Динамометричната клетка обикновено е базирана на технология за измерване на теглото чрез отчитане на натиск, опън или деформация. Информацията от тензодатчика се изпраща към електронния блок на везната, където се преобразува в стойност в съответната измервателна система, която се извежда на екрана на системата.
В хранително-вкусовата промишленост намират приложение най-често два типа теглоизмервателни клетки с различни предимства и особености, като спецификите на конкретната линия определят кой от двата дизайна ще бъде избран. При първия и най-широко прилаган в индустрията тип динамометрични клетки (Strain Gauge) се използват четири взаимосвързани тензодатчика със сензори за мониторинг на деформацията вследствие на свиването на пружина под въздействието на сила. При преминаването на даден хранителен продукт или изделие върху измервателната клетка теглото му отказва натиск, който води до промяна във формата на теглоизмервателната повърхност. В зависимост от производителността на линията и капацитета на контролната везна могат да се използват една или повече такива тензометрични клетки. Сравнително простото им устройство ги прави популярно, бюджетно и лесно за интегриране решение в различни производствени системи в хранителната индустрия. Компактният им дизайн се допълва от друго важно предимство – висока здравина и издръжливост, които допълнително разширяват приложенията им в ХВП, а възможностите за софтуерно обогатяване на функционалността на една вече добре позната и изпитана в практиката технология са все по-големи. Основен недостатък на дизайна са известните ограничения по отношение на прецизността и скоростта на отчитане, породени от същността на пружинния механизъм. Съществуват значително по-усъвършенствани тензодатчици с микропроцесори, които обаче невинаги са устойчиви на екстремни температури и условия и съответно – подходящи за ХВП.
Съвременни подходи
По-нов и смятан за доста по-точен е методът, базиран на т. нар. EMFR (Electromagnetic Force Restoration) клетки за динамично теглоизмерване с електромагнитно възстановяване на силата. Подобно на тензодатчиците от по-ново поколение, и EMFR клетките разполагат с микропроцесорно управление, като се отличават с по-добра температурна стабилност. Те представляват интелигентни сензори, които могат или да контролират, или да компенсират факторите, влияещи върху резултатите от претеглянето. Както при по-новите тензодатчици, и тук е възможно филтрирането например на вибрации с помощта на софтуерни алгоритми. EMFR клетката използва силата на задвижвана от ток намотка, поставена в магнитно поле. Когато върху повърхността на клетката се постави товар, той измества бобината от първоначалното й положение. Сензор измерва изместването, а контролер увеличава тока през намотката, за да засили магнитното поле и да я върне в първоначална позиция. Количеството ток, необходимо за тази цел, е пропорционално на силата, необходима за балансиране на теглото, и може да се използва надеждно за бързо и прецизно измерване. Предимство е възможността дизайнът да бъде изпълнен и с по-компактни размери на теглоизмервателната повърхност. Повечето електронни компоненти в конструкцията на клетката обаче често компенсират това или изискват извеждане в отделни функционални модули, което усложнява дизайна на някои контролни везни. Микропроцесорната технология осигурява постоянно висока точност, но оскъпява поддръжката.
Възможно е масата на даден хранителен продукт да се определи и без теглото му реално да бъде измерено – например чрез рентгенова технология в комбинация със система за изчисляване на размерите. Чрез рентгеновите лъчи може да се измери плътността на обекта и на база останалите данни приблизително да се пресметне теглото му. Този тип решения не се прилагат в приложения, в които основен приоритет е точността, но са подходящи например за регистриране на отклонения, както и за селективно определяне на теглото на дадена част на обекта (например при готови опаковани менюта с различни елементи).
Вижте още от Измервателна техника
Ключови думи: динамични везни, контролни везни, ХВП, хранително-вкусова промишленост, диманично теглоизмерване, теглоизмервателни клетки, тензодатчици
Редактор на статията:
Редактор
- Завършва специалност "Журналистикa" в СУ "Св. Климент Охридски";
- Заема длъжността редактор "Списания" от 2013 г.;
- Разполага с над 15 години опит в разработването на оперативни материали и технически статии в широк кръг от тематични области.
Новият брой 9/2024