اندازه جمع و جور و طراحی هوشمندانه دتکتورهای دمای مقاومتی OEE را در کاربردهای استریلیزاسیون بهبود می بخشد.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
درباره نویسنده
Paul Studebaker سردبیر مجله Control است. او مدرک کارشناسی ارشد خود را در مهندسی متالورژی دریافت کرد و 12 سال تجربه در زمینه ساخت و تولید داشت، قبل از اینکه نویسنده و ویراستار برنده جایزه برای نشریاتی از جمله Control and Plant Services شود.
لایه نازک پاسخ سریع و کالیبراسیون ساده
ترموکوپل ها، RTD ها و ترمیستورها هر کدام حوزه های کاربردی دارند که در آن ها برتری دارند، اما به نظر می رسد هیچ یک از نسخه های موجود در کارخانه مواد تشکیل دهنده ماست در دانمارک کار نمی کند. خوشبختانه، پیشرفت‌های اخیر در فناوری لایه نازک، تکنیک‌های پیشرفته ساخت و برخی مهندسی هوشمندانه به کمک آمدند.
Chr. Hansen در کارخانه خود در Avedoere Holme دانمارک با سنسوهای دما مشکل داشت. سنسورهایی که استفاده می‌کردند به اندازه کافی سریع پاسخ نمی‌دادند و کالیبراسیون‌های مورد نیاز خیلی مکرر بودند و خیلی طول می‌کشید.
Chr. Hansen کشت های باکتریایی را تولید می کند که توسط تولیدکنندگان مواد غذایی برای تهیه ماست استفاده می شود. در طول فرآیند دمای فوق العاده بالا (UHT) که برای استریل کردن محلول کشت باکتریایی استفاده می شود، کنترل دما بسیار مهم است. محلول باید در دمای بالاتر از 139 درجه سانتیگراد نگهداری شود. اگر دما کمتر از آن شود، فرآیند استریلیزاسیون باید تکرار شود.
این فرآیند به یک سنسور دما دقیق با زمان پاسخگویی بسیار سریع نیاز دارد. سنسورهای دمایی مختلفی که در هفت سال گذشته استفاده می‌کردند، از دقت ضعیف، عدم ثبات و پاسخ آهسته رنج می‌بردند. Chr. Hansen آن سنسورها را با یک دماسنج مقاومتی پلاتین لایه نازک کوچک جایگزین کرد.
ناحیه سنسور بزرگ در RTD های سیم پیچ معمولاً منجر به زمان پاسخ آهسته می شود – در برخی موارد، RTD سیم پیچی ممکن است یک دقیقه کامل طول بکشد تا به تغییر دما پاسخ دهد. اما سنسور لایه نازک، iTherm TM411 RTD از Endress+Hauser، 3.5 ثانیه را ارائه می‌دهد. سرعت پاسخگویی و دقت 0.1 درجه سانتیگراد.
پیچیدگی مشکل نیاز به قرار دادن یک ترموول در سیال فرآیند برای محافظت از سنسور بود. ترموول ها واکنش هر سنسور دما را کاهش می دهند. قطر TM411 فقط 6 میلی متر است، بنابراین می تواند در یک ترموول به قطر 9 میلی متر قرار گیرد که تأثیر بسیار کمی بر زمان پاسخگویی دارد. این ترموول نازک حفاظت مکانیکی لازم را فراهم می کند و در عین حال امکان انتقال سریع حرارت از سیال فرآیند به سنسور را که در نوک ترموول نصب شده است را فراهم می کند.
Chr. Hansen آزمایشات TM411 را با و بدون ترموول انجام داد. آزمایش‌ها هیچ کندی قابل اندازه‌گیری در زمان پاسخ و انحراف در اندازه‌گیری دما را تنها 0.045 درجه سانتیگراد نشان ندادند.
دقت نیز در این فرآیند مهم است، بنابراین سنسورهای RTD باید چندین بار در سال کالیبره شوند. پیش از این، کالیبراسیون حدود 45 دقیقه طول می‌کشید و اغلب در حین برداشتن سنسور، فرآیند خاموش می‌شد. حدود 20 دقیقه از این زمان صرف قطع سیم ها و وصل مجدد آن ها پس از اتمام کالیبراسیون شدTM411 RTD ها دارای ویژگی QuickNeck هستند که تنها با یک چرخش بدون ابزار، قسمت بالایی سنسور را از ترموول حذف می کند.
نیازی به باز کردن محفظه یا جدا کردن سیم‌ها نیست، بنابراین می‌توان یک RTD کالیبره شده را به سرعت وارد کرد تا جایگزین RTD شود که نیاز به کالیبراسیون دارد، یا می‌توان سنسور را برای کالیبراسیون سریع در محل خارج کرد. با Quick-Neck، یک تکنسین با تجربه می تواند سنسور را در کمتر از پنج دقیقه جدا کرده و جایگزین کند. این همچنین منجر به عدم امکان سیم کشی مجدد نادرست ترانسمیتر پس از نصب مجدد می شود.
بزرگترین مزیت کالیبراسیون سریع تر، توان عملیاتی بیشتر است. در حالی که کالیبراسیون در حال انجام است، فرآیند UHT قابل نظارت و کنترل نیست و بنابراین باید خاموش شود. کاهش زمان کالیبراسیون به میزان بیش از 20 دقیقه در هر سنسور به این معنی است که محصول بیشتری را می توان به صورت روزانه استریل کرد. علاوه بر افزایش در دسترس بودن کارخانه، نیاز به روش های تمیز در محل (CIP) پس از کالیبراسیون مجدد را نیز از بین می برد.
بخش مترولوژی در Chr. Hansen کالیبراسیون ها را با استفاده از یک حمام کالیبراسیون با دمای کنترل شده انجام می دهد که مقادیر اندازه گیری شده TM411 را با یک دماسنج مرجع دقیق مقایسه می کند. هنگامی که سنسور به تعادل رسید و تکنسین تأیید کرد که سنسور در محدوده تحمل قرار دارد، آنها هرگونه برش لازم را در خروجی انجام می‌دهند، سنسور را از کالیبراتور دما خارج می‌کنند، آن را دوباره در ترموول قرار می‌دهند و با یک چرخش آخر در جهت عقربه‌های ساعت آن را محکم می‌کنند.
Chr. Hansen تاکنون 27 سنسور را بر روی فرآیندهای استریلیزاسیون UHT خود نصب کرده است و از آن زمان تاکنون شاهد یک دسته بد ناشی از عملکرد نادرست سنسورهای دما نبوده است.
