System kontroli wilgotności/suszarek SKALA Dry: Sterowanie suszarkami rozpyłowymi i fluidyzacyjnymi

System kontroli wilgotności i suszenia SKALA Dry to oparty na modelu układ sterowania, który mierzy wilgotność wewnątrz suszarki, zapewniając szybką i precyzyjną reakcję regulacyjną.

Pomiar wilgotności wewnątrz suszarki

System kontroli wilgotności SKALA Dry składa się z algorytmu sterującego opartego na modelu, który umożliwia pomiar wilgotności produktu bezpośrednio w suszarce. SKALA Dry wykorzystuje dwa czujniki temperatury wewnątrz suszarki do monitorowania zawartości wilgoci w produkcie i wprowadzania korekt sterujących w celu regulacji wilgotności, gdy produkt znajduje się jeszcze w suszarce.

Opatentowany system kontroli wilgotności SKALA Dry opiera się na modelu powiązanym z zawartością wilgoci w produkcie opuszczającym suszarkę, spadkiem temperatury (ΔT) oraz wydajnością produkcyjną. Temperatura jest mierzona przed kontaktem z produktem i po nim w trakcie suszenia, a różnica (ΔT) między nimi jest wykorzystywana w modelu do obliczenia zmiany wilgotności i wygenerowania reakcji sterującej. Rysunek 1 przedstawia metodę SKALA Dry oraz typowe lokalizacje czujników temperatury. Model SKALA Dry można traktować jako czujnik miękki (soft sensor) do pomiaru wilgotności produktu wewnątrz suszarki. Rysunek 2 przedstawia wilgotność produktu obliczoną przez czujnik miękki SKALA Dry w porównaniu z internetowym miernikiem wilgotności NIR.

Rysunek 1. Model SKALA Dry – suszarki rozpylowe i pneumatyczne. ΔT = T_Hot − T_Cold; MC = K₁(ΔT)^p − K₂/S^q

Zastosowanie systemu SKALA Dry w suszarkach rozpylowych

System sterowania SKALA Dry wykorzystuje różnicę między temperaturą powietrza na wlotowym i wylotowym do wykrywania zmian wilgotności i obciążenia suszarki. Ta różnica, czyli Delta T, jest wykorzystywana w algorytmie opartym na modelu do odpowiedniej regulacji temperatur lub wydajności podawania w przypadku wykrycia zakłóceń lub zmian obciążenia suszarki.

Tradycyjne metody sterowania suszarkami rozpylowymi polegają na regulacji temperatury lub wydajności podawania w celu utrzymania zadanej temperatury na wylocie. Jedna z metod polega na regulacji temperatury na wlocie w celu utrzymania zadanej temperatury na wylocie. Druga metoda polega na utrzymywaniu stałej temperatury na wlocie i regulacji wydajności podawania w celu utrzymania zadanej temperatury na wylocie. Metody te zapewniają sterowanie w odpowiednim kierunku, jednak zadana wartość temperatury na wylocie musi być zmieniana ręcznie, aby utrzymać docelową wilgotność po zmianach obciążenia. Te tradycyjne metody nie mają uzasadnienia teoretycznego w kontroli wilgotności, a jedynie powodują reakcję w dobrym kierunku. Oparty na teorii model SKALA Dry daje możliwość ponownego obliczenia nowych wartości zadanych zmiennych procesowych (ΔT) niezbędnych do utrzymania docelowej wilgotności po zmianach obciążenia odparowaniem w procesie suszenia.

Suszarka z aortalną warstwą fluidalną działająca po suszarce rozpylowej może być kontrolowana niezależnie od niej, co zapewnia dodatkową kontrolę wilgotności końcowej.

Rysunek 2. Przewidywanie wilgotności przez SKALA Dry – prognoza SKALA Dry w porównaniu z miernikiem wilgotności

Redukcja czasu martwego

Odpowiednie umieszczenie sond temperatury w suszarce pozwala systemowi SKALA Dry pełnić funkcję czujnika wilgotności „wewnątrz suszarki”. Poprzez wykrywanie zmian wilgotności wewnątrz suszarki i reagowanie na nie, czas martwy ulega znacznemu skróceniu. Jak widać na rysunku 1, SKALA Dry wykryje zmianę wilgotności i zareaguje na nią w krótszym czasie niż systemy stosujące metody konwencjonalne, takie jak umieszczony za suszarką miernik/czujnik wilgotności lub pobieranie próbek ręcznych.

Wariancja wilgotności powodowana zakłóceniami procesu jest proporcjonalna do czasu martwego pomiędzy momentem wystąpienia zakłócenia a momentem jego wykrycia i reakcji. Dlatego też poprzez skrócenie czasu martwego dzięki wczesnemu wykrywaniu i reakcji zmniejsza się również wariancja wilgotności. Zazwyczaj redukcja wariancji osiągnięta za pomocą systemu SKALA Dry wynosi 30% lub więcej. Rysunek 3 ilustruje lokalizację i redukcję czasu martwego metody SKALA Dry w suszarce z fluidyzacją.

Rysunek 3. Redukcja czasu martwego – lokalizacja SKALA Dry pozwala na 30% redukcję czasu martwego w porównaniu z ręcznym pobieraniem próbek na wylocie

Korzyści

Najczęściej średnia zawartość wilgoci w suszonym produkcie jest niska z powodu braku skutecznej kontroli, a produkt jest suszony nadmiernie dla bezpieczeństwa. System SKALA Dry zmniejszy wahania wilgotności, umożliwiając tym samym zwiększenie zawartości wilgoci przy jednoczesnym bezpiecznym utrzymaniu jej poniżej górnych limitów kontrolnych. Ten wzrost średniej wilgotności zapewni lepszą jakość produktu, zwiększenie wydajności produkcyjnej oraz oszczędność energii. Rysunek 4 przedstawia redukcję ogólnej wariancji wilgotności, a Rysunek 5 ilustruje bezpieczne zwiększenie średniej zawartości wilgoci, co przekłada się na wzrost produkcji.

Rysunek 4. Redukcja wahań wilgotności – ta sama średnia wilgotność, lepsza kontrola w porównaniu z obecnym sterowaniem

Rysunek 5. Możliwa zmiana średniej wilgotności – zmiana średniej wilgotności wskazująca na wzrost produkcji i redukcję zużycia energii

Informacje kontaktowe

AQUALAB by Addium Inc. — 1300 Henley Court, Pullman, WA 99163, USA. Telefon: +1.509.332.6000. E-mail: [email ochroniony.

‍