Τι είναι μια μηχανή δόσης και πώς λειτουργεί στις βιομηχανικές διαδικασίες;

Τι Πραγματικά Κάνει μια Μηχανή Δόσησης στην Εργοταξιακή Πλατφόρμα

Μια μηχανή δόσησης είναι μια συσκευή που εισάγει ακριβές όγκο υγρού χημικού σε μια ροή διεργασίας με ελεγχόμενο ρυθμό. Στην επεξεργασία νερού, την επεξεργασία τροφίμων, τη βιομηχανία πάστας και χαρτιού, καθώς και σε πολλές άλλες βιομηχανικές εφαρμογές, ο στόχος είναι σχεδόν πάντα ο ίδιος: οι χειριστές πρέπει να προσθέτουν ακριβώς τόσο πολυμερές, συσσωματωτικό, οξύ ή απολυμαντικό, ώστε να προκληθεί η επιθυμητή αντίδραση, χωρίς να περισσεύει χημικό ή να υπερβαίνεται ο στόχος. Η μηχανή συνδυάζει δεξαμενή αποθήκευσης, μετρητική αντλία και σύστημα ελέγχου για να επιτυγχάνει αυτόματα τον στόχο. Αντί να ρίχνει ένας εργαζόμενος κάθε λίγες ώρες ένα δοχείο φλοκουλαντικού σε μια δεξαμενή ανάμειξης, το σύστημα αντλεί από έναν όγκο αποθήκευσης και πραγματοποιεί δόση συνεχώς ή σε χρονοδιακριτά παλμούς. Η πραγματική αξία εμφανίζεται όταν αλλάζουν οι συνθήκες της διεργασίας. Μια καλή μηχανή δόσησης προσαρμόζει την έξοδό της βάσει σημάτων ροής, μετρήσεων pH ή επιπέδων θολερότητας, ώστε η προσθήκη χημικού να παραμένει ανάλογη με τα πραγματικά γεγονότα στο κατώτερο τμήμα της διεργασίας.

Τα βασικά συστατικά που εξασφαλίζουν την ακριβή χορήγηση χημικών

Στην καρδιά της, κάθε αξιόπιστη μηχανή δόσης αποτελείται από τέσσερα κύρια μέρη που λειτουργούν σε συνεργασία. Η δεξαμενή αποθήκευσης φιλοξενεί το συγκεντρωμένο χημικό και συχνά περιλαμβάνει αισθητήρα στάθμης για να ειδοποιεί τους χειριστές πριν αδειάσει. Η μετρητική αντλία αποτελεί το «μυϊκό» σύστημα. Μετακινεί έναν γνωστό όγκο ανά κίνηση ή ανά περιστροφή, γεγονός που καθιστά δυνατή την επαναλαμβανόμενη δόση. Ένας αναδευτήρας ή ανακατευτήρας εμποδίζει τα ιζήματα από το να φράξουν την αναρροφητική γραμμή, ειδικά όταν χρησιμοποιείται ασβεστογάλα ή ενεργός άνθρακας σε σκόνη. Ο ελεγκτής συνδέει όλα τα στοιχεία. Μπορεί να είναι απλώς ένας διακόπτης ρύθμισης της ταχύτητας της αντλίας ή να είναι πολύπλοκος, όπως ένας PLC που λαμβάνει σήματα από πολλούς αισθητήρες και προσαρμόζει τη συχνότητα των κινήσεων σε πραγματικό χρόνο. Επίσης, η επιλογή των υλικών για τα μέρη που έρχονται σε επαφή με τα υγρά αξίζει ιδιαίτερη προσοχή. Χημικά όπως ο υποχλωριούχος νάτριος (sodium hypochlorite) ή ο σιδηρούχος χλωρίδιος (ferric chloride) μπορούν να διαβρώσουν το λάθος ελαστομερές σε λίγες εβδομάδες. Γι’ αυτόν τον λόγο, οι έμπειροι μηχανικοί ερωτούν πάντα για τη χημική συμβατότητα προτού καθορίσουν το υλικό της κεφαλής της αντλίας, της βαλβίδας ή του σφραγίσματος.

Γιατί η χειροκίνητη προσθήκη χημικών δημιουργεί χάος στη διαδικασία

Η χειροκίνητη δόση φαίνεται φθηνή στο χαρτί, αλλά το κρυφό κόστος συσσωρεύεται γρήγορα. Ένας τεχνικός μπορεί να προσθέτει περίπου τη σωστή ποσότητα πολυμερούς σε μια δεξαμενή συσσωμάτωσης, αλλά η συγκέντρωση διακυμαίνεται από βάρδια σε βάρδια. Όταν η δόση είναι πολύ χαμηλή, τα αιωρούμενα στερεά διαφεύγουν από τον εκκαθαριστή και η εκροή γίνεται θολή. Όταν είναι πολύ υψηλή, το περίσσευμα χημικού δημιουργεί ιλύ που κοστίζει χρήματα για αποστράγγιση και διάθεση. Μια έρευνα του 2019 από την Water Environment Federation ανέφερε ότι η ασυνεπής προσφορά χημικών ήταν μία από τις πέντε κυριότερες αιτίες μη συμμόρφωσης σε μικρά και μεσαία εγκαταστάσεις επεξεργασίας. Το πρόβλημα δεν είναι η αμέλεια. Ακόμα και ένας προσεκτικός χειριστής δεν μπορεί να επιτύχει την επαναληψιμότητα ενός σωστά βαθμονομημένου αντλητικού μέτρησης κατά τη διάρκεια μιας οκτάωρης βάρδιας. Η ανθρώπινη προσοχή εκτρέπεται, οι όγκοι των παρτίδων διαφέρουν και οι διάφοροι εργαζόμενοι αναπτύσσουν τα δικά τους έθιμα. Η μηχανή δόσης εξαλείφει αυτήν την παραλλακτικότητα και παρέχει στην εγκατάσταση ένα υπερασπίσιμο αρχείο της ποσότητας χημικού που εισήχθη στη διαδικασία.

Σύγκριση τεχνολογιών αντλιών για διαφορετικές εργασίες δόσης

Δεν κάθε εργασία δόσης απαιτεί την ίδια αντλία. Η επιλογή εξαρτάται από την ιξώδες του υγρού, την απαιτούμενη ακρίβεια, την πίεση εκκένωσης και αν το χημικό είναι αποδιαβρωτικό ή διαβρωτικό. Παρακάτω παρουσιάζεται μια πρακτική σύγκριση τριών κοινών τύπων αντλιών που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές δόσης.

Οι περισταλτικές αντλίες ανέχονται στερεά και είναι εύκολο να καθαριστούν, αλλά το κόστος αντικατάστασης του σωλήνα συσσωρεύεται σε συνεχή λειτουργία. Οι διαφραγματικές αντλίες προσφέρουν ισχυρή ισορροπία αντοχής σε χημικά και ακρίβειας για τα περισσότερα χημικά επεξεργασίας νερού. Οι εμβολοφόρες αντλίες είναι υπερβολικές για εφαρμογές χαμηλής πίεσης, αλλά λάμπουν όταν εισάγουν σε γραμμές υψηλής πίεσης.

Μια αναβάθμιση αποβλήτων που άλλαξε την τήρηση των προδιαγραφών απόρριψης

Ένα εργοστάσιο βαφής υφασμάτων στην επαρχία Τσετσιάνγκ χρησιμοποιούσε επί χρόνια χειροκίνητη δόση συσσωματωτικού και καυστικού στη δεξαμενή εξισορρόπησης. Το pH των αποβλήτων εναλλασσόταν από 5,8 έως 9,4 μέσα σε μία μόνο βάρδια, ενώ η τοπική άδεια απόρριψης απαιτούσε φάσμα 6,5 έως 8,5. Ο διευθυντής του εργοστασίου προσπάθησε να προσθέσει περισσότερο εργατικό δυναμικό, αλλά τα αποτελέσματα βελτιώθηκαν ελάχιστα. Κατά τη διάρκεια μιας αναβάθμισης, μια ομάδα μηχανικών εγκατέστησε αυτόματα συστήματα δόσης για και τις δύο χημικές ουσίες, με αισθητήρες pH που επέστρεφαν σήματα στους ελεγκτές των αντλιών. Μετά τη βελτιστοποίηση, το pH παρέμεινε μεταξύ 6,8 και 7,6 κατά τη διάρκεια δύο εβδομάδων παρακολούθησης. Η παραγωγή λάσπης μειώθηκε επίσης, καθώς η δόση του συσσωματωτικού ακολουθούσε την πραγματική παροχή αντί να ρίχνεται σε σταθερές ποσότητες. Το εργοστάσιο δεν χρειάστηκε να αλλάξει τη διαδικασία επεξεργασίας του. Απαιτούνταν απλώς η πιο συνεκτική χρήση των χημικών.

Υπολογισμός και επιλογή ενός συστήματος δόσης χωρίς εικασίες

Η επιλογή της κατάλληλης μηχανής δόσεως ξεκινά με τρεις ερωτήσεις. Ποια είναι η μέγιστη και η ελάχιστη ροή της διαδικασίας; Ποια είναι η επιθυμητή συγκέντρωση της χημικής ουσίας σε χιλιοστογράμματα ανά λίτρο; Πόση μείωση της ροής (turndown) απαιτείται κατά τις περιόδους χαμηλής ροής; Οι απαντήσεις καθορίζουν την χωρητικότητα της αντλίας, το μήκος της διαδρομής της εμβολοφόρου ράβδου και τη στρατηγική ελέγχου. Μια αντλία που είναι υπερβολικά μεγάλη θα αντιμετωπίσει δυσκολίες στην ακρίβεια κατά τη λειτουργία με χαμηλή παροχή. Μια αντλία που είναι υπερβολικά μικρή θα λειτουργεί συνεχώς στη μέγιστη ταχύτητα και θα φθείρεται πιο γρήγορα. Οι μηχανικοί ελέγχουν επίσης το ύψος αναρρόφησης, την ιξώδες της χημικής ουσίας και εάν ο χώρος εγκατάστασης διαθέτει επαρκή εξαερισμό για την αποθήκευση χημικών. Η EVU προμηθεύει εξοπλισμό δόσεως ως μέρος ολοκληρωμένων πακέτων επεξεργασίας νερού, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων συσσωμάτωσης και απολύμανσης. Η εταιρεία αναλαμβάνει την κατασκευή του εξοπλισμού, την εγκατάσταση, τη θέση σε λειτουργία και την εκπαίδευση των χειριστών από την εγκατάστασή της στο Qingdao, γεγονός που διευκολύνει την εναρμόνιση της μηχανής δόσεως με το υπόλοιπο σύστημα επεξεργασίας. Αυτό το επίπεδο συστημικής σκέψης έχει σημασία, διότι μια αντλία δόσεως είναι τόσο καλή όσο οι αισθητήρες και οι ελεγκτές που της δίνουν εντολές.