Voorraadbeheer Wegen van tanks & silo s Gravimetrische niveaucontrole is een van de meest nauwkeurige vormen van voorraadbeheer die beschikbaar is. De hoge nauwkeurigheid is met name behulpzaam bij het meten van kostbare vaste of vloeibare stoffen en soms zelfs gassen. Vanwege het feit dat de weegmodules zich buiten de tank bevinden, is het ideaal voor het meten van agressieve, hete, bevroren, visceuse of niet zelf-nivellerende materialen. Aan het wegen van tanks/silo s wordt ook om andere redenen de voorkeur gegeven. Vanwege de aard van het systeem hoeven operators nooit in contact te komen met de materialen die worden gewogen. Hierdoor wordt verontreiniging van opgeslagen materialen bijna onmogelijk. Bovendien zijn de resultaten onafhankelijk van de vorm van de tank, het materiaal of proces-parameters zoals temperatuur of viscositeit. Een goed ontworpen en geïnstalleerd systeem behoeft weinig onderhoud en heeft een lange levensduur. Volgens een standaard schema van jaarlijks onderhoud en kalibratie kan een tank bij gemiddeld gebruik tientallen jaren betrouwbaar voorraadbeheer bieden. Dit artikel gaat dieper in op de voordelen van het wegen van tanks/silo s en verdere overwegingen voor optimalisatie. Inhoudsopgave 1 Voordelen van gravimetrische niveaucontrole 2 Ontwerp tankweger 3 Installatie tankweger 4 Weegterminals en transmitters 5 Onderhoud 6 Samenvatting 7 Aanvullende bronnen
1 Voordelen van gravimetrische niveaucontrole Buitengewoon effectief voorraadbeheer kan worden bereikt met gravimetrische niveaucontrole. Dit komt voornamelijk omdat de gravimetrische methode van voorraadbeheer onafhankelijk is van invloeden die op andere technologieën inwerken. Het tankontwerp kan worden geoptimaliseerd voor het materiaal dat moet worden gemeten. Hierdoor biedt gravimetrisch voorraadbeheer een hoge mate van productie-flexibiliteit. De materialen en andere proces-parameters zoals temperatuur, viscositeit, dichtheid en druk kunnen worden veranderd zonder kalibratie of afstelling van de sensoren. Hygiëne Gravimetrisch voorraadbeheer vraagt niet om direct contact tussen het product en de sensor. Toegang tot de silo of direct contact met het materiaal is onnodig, zoals dat met andere technologieën wel het geval is. Het hele onderhoud geschiedt zonder enig contact met het materiaal of de binnenkant van de tank. De tank kan dus worden geoptimaliseerd ten aanzien van hygiëne en gering gevaar voor verontreinigingen. Nauwkeurigheid 2 METTLER TOLEDO White Paper Voorraadbeheer De gravimetrische methode biedt voor een lange periode de hoogste nauwkeurigheid in combinatie met een hoge mate van flexibiliteit bij voorraadbeheer. Zelfs eenvoudige systemen halen een nauwkeurigheid van tenminste één procent. De nauwkeurigheid kan zelfs beter zijn dan 0,1 procent van het gewicht bij geoptimaliseerde systemen. Geen enkele andere technologie voor voorraadbeheer in tanks komt in de buurt van dit niveau van geoptimaliseerd materiaalgebruik. Capaciteit Enkelvoudige load cells en weegmodules zijn beschikbaar voor enkele kilo s tot honderden tonnen. Meervoudige cellen of modules kunnen onder één tank worden geplaatst voor een netto capaciteit van duizenden tonnen. Robuustheid De load cells kunnen geïntegreerd worden in complete weegmodules met af-fabriek ingestelde bescherming tegen overbelasting. Specifieke mechanismen beschermen de load cells tegen schade die door windlast kan ontstaan. De tank kan zelfs worden beschermd tegen omslaan bij aardbevingen of buitengewoon krachtige wind. Stabilisatoren beschermen de load cells tegen de torsiekrachten die vrijkomen bij de mixers in de tank. Vrij keuze in materiaal voor de tank Fabrikanten kunnen zelf kiezen welk materiaal en welke oppervlakte kwaliteit het geschiktst is, zonder de nauwkeurigheid te beïnvloeden. Dit vereenvoudigt de ontwerpfase en constructie van tanks en silo s voor voedselopslag. Flexibel gebruik maar altijd nauwkeurige resultaten Tank wegen biedt een hoge flexibiliteit voor het weegproces. De resultaten zijn onafhankelijk van: De tankvorm: Gravimetrisch voorraadbeheer functioneert bij alle tankvormen, waardoor de materiaalstroom kan worden geoptimaliseerd zonder de vereisten aan de sensoren te veranderen. Het te meten materiaal: Gravimetrisch voorraadbeheer is onafhankelijk van het materiaal. Het werkt bij vloeistoffen, hoog viscose vloeistoffen, kleverige bulkgoederen, schuim, enz. De verandering van materiaal vraagt niet om her-kalibratie of veranderingen aan de sensoren, een bewijs temeer voor de flexibiliteit van de methode. Het is mogelijk om de invoer te meten van verschillende materialen bij batches of het mix-proces. Proces parameters: Veranderingen in temperatuur, druk, dichtheid en viscositeit beïnvloeden de resultaten niet. Gravimetrische niveaucontrole werkt altijd. Eén meettechnologie voor het hele proces Het is mogelijk om één standaard niveau/massa meetsysteem te gebruiken voor het hele proces. Dit beperkt de noodzaak voor training van operators en voor on
derhoud, plus de noodzaak om de functionaliteit, kalibratie en beperkingen van veel verschillende sensor technologieën te begrijpen. Lange levensduur / geringe onderhoudseisen Gravimetrische sensoren oftewel load cells zijn onderdelen die weinig onderhoud vergen. Zij behoeven minder kalibratie dan veel andere technologieën van voorraadbeheer. Afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, juiste installatie en beschermingsmaatregelen, kunnen load cells tientallen jaren werken zonder prestatieverlies. METTLER TOLEDO Compressie weegmodules 2 Ontwerp tankweger Weegmodules maken heel eenvoudig van elke tank of silo een weegschaal. Zij bevatten alle functies die noodzakelijk zijn voor de nauwkeurigheid van load cells en de veilige exploitatie, waaronder de capaciteit om onder uiteenlopende temperaturen te werken. Er zijn twee basistypes in weegmodules: Compressie weegmodules die zodanig zijn ontworpen dat de tank of een andere structuur er bovenop kan worden geplaatst. Trekkracht weegmodules die zodanig zijn ontworpen dat de tank of een andere structuur eraan kan worden gehangen. Voor welke weegmodule wordt gekozen, compressie of trekkracht, hangt af van de specifieke toepassing. Het onderstaande overzicht geeft de algemene overwegingen die keuze voor weegmodules beïnvloeden. METTLER TOLEDO Trekkracht weegmodules Ontwerpfactoren Compressie weegmodules Trekkracht weegmodules Vloeroppervlak Vereist voldoende vloeroppervlak om een tank te plaatsen Kan extra ruimte nodig hebben rondom de tank Vereist geen vloeroppervlak en kan worden opgehangen voor vrije ruimte onder de tank Structurele beperkingen Gewichtslimiet Load Cell uitlijning Zwakke vloeren zouden versterkt moeten worden om het gewicht te dragen van een volle tank Meestal onbeperkt. Een gelijkmatige gewichtsverdeling is inherent aan een driepoot en wordt toenemend problematisch als het aantal weegmodules groter wordt dan vier Het ontwerp kan variëren en moet rekening houden met het doorbuigen van de vloer, beschikbare steunbalken en de afmetingen, vorm en conditie van de tank Zwakke dakconstructies zouden versterkt moeten worden of voorzien van een extra constructie om het gewicht te dragen van een volle tank Trekkracht weegmodules zijn beschikbaar tot 10 t (20 000 lb). Dit beperkt samen met de structurele overwegingen de capaciteit van het systeem De uitlijning van de cellen zal niet sterk variëren omdat de structurele elementen wel compenseren voor de meeste buiging 3 METTLER TOLEDO White Paper Voorraadbeheer
De ondersteuningsstructuur van een tank moet zo weinig mogelijk doorbuigen en elke afwijking moet uniform zijn op alle steunpunten. Overmatig doorbuigen kan verstoppingen veroorzaken in invoer- en afvoerbuizen en daardoor leiden tot lineaire fouten. Als het doorbuigen niet uniform is, kan dit leiden tot fouten in de reproduceerbaarheid, lineariteit en nulstelling als gevolg van verloop. In uitzonderlijke gevallen kan dit leiden tot overbelasting van die load cellen die onder het stevigere deel van de structuur zijn geplaatst. Aantal benodigde weegmodules Overwegingen bij het ontwerp in relatie tot kalibratie De wijze van kalibratie moet worden bepaald voordat het ontwerp begint, omdat er drie verschillende methoden zijn die van invloed zijn op het ontwerp van de tank/silo. Een kalibratie op maximale capaciteit met gecertificeerde gewichten die traceerbaar zijn tot de nationale standaard, biedt de hoogste nauwkeurigheid en verkleint risico s. Deze methode wordt toegepast bij kostbare materialen, of waar het niet mogelijk is om de tank helemaal te vullen met materiaal dat uiteindelijk op water wordt opgeslagen. Bij een bestaande installatie bepaalt het aantal steunen het aantal weegmodules. Als een tank vier poten heeft, dan zijn vier weegmodules nodig. Voor nieuwe installaties gaat de voorkeur uit naar een structuur met drie poten. Bij een driepuntssysteem, is de juiste gewichtsverdeling op de weegmodules gegarandeerd. Het kan echter mogelijk zijn dat de tank vanwege wind, klotsende vloeistof, of seismische belasting tijdens de exploitatie vier of meer steunen nodig heeft voor meer stabiliteit en bescherming tegen omvallen. Een stapsgewijze kalibratie wordt toegepast door slechts gewichten te gebruiken van 20% van de maximale capaciteit. Na de eerste stap van de kalibratie worden de gewichten verwijderd en vervangen door water of elke andere geschikte vervanging van het gewicht op 20% van de maximale capaciteit. In de volgende stap van de kalibratie worden gewichten weer toegevoegd tot aan een totaal van 40%. In de derde stap worden de gewichten weer vervangen door water. Waarna de gewichten weer worden toegevoegd tot 60%. Deze procedure wordt herhaald totdat 100% capaciteit wordt bereikt. De METTLER TOLEDO CalFREE methode garandetmert redelijke nauwkeurigheid zonder ter plekke gewichten te gebruiken. De feitelijke kalibratie van de load cells wordt tijdens de productie gedaan. De afwijking van het traceerbare testgewicht wordt vastgelegd en genoteerd. Elke afzonderlijke load cell, die voor CalFREE kan worden gebruikt, wordt afgeleverd met gedocumenteerde afwijkingen. De specifieke weegelektronica wordt ter plekke geconfigureerd met deze waarden om de kalibratie met gewichten te vervangen. Voor de kalibratie tot maximum capaciteit of in stappen zijn bevestigingspunten benodigd waaraan gewichten kunnen worden gehangen die de tank gelijkmatig belasten. De toepassing van de CalFREE methode vereist gewichtstransmitters of weegterminals met de mogelijkheid om de afwijkingen in de load cells in te voeren. 4 METTLER TOLEDO White Paper Voorraadbeheer
3 Installatie tankweger De nauwkeurigheid van een tankweger hangt af van de juiste installatie en kalibratie. Het wordt aangeraden om dummy load cells te plaatsen tijdens laswerkzaamheden aan de steunconstructie van de tank, om te voorkomen dat de load cell wordt beschadigd of overbelast door elektrische stromen. Deze dummy load cells moeten ook worden gebruikt bij het beton storten voor de basis voor de weegmodules. Het is aan te raden een initiële kalibratie uit te voeren met ten minste 20% van de maximale last met gecertificeerde gewichten die traceerbaar zijn tot de nationale standaard. Een kalibratie op maximale last of in stappen moet worden uitgevoerd bij kostbare materialen of als er grote risico s zijn verbonden aan onnauwkeurigheid. Het wordt aanbevolen de installatie en kalibratie te laten uitvoeren door technici die ervaring hebben met weegtechnologie, om optimale nauwkeurigheid en veiligheid te realiseren. De initiële kalibratie zou moeten worden gecertificeerd met een document dat wordt uitgegeven door een bevoegde instantie. Een dergelijk document bevestigt de juiste installatie en kalibratie vanaf de start van de exploitatie. 4 Weegterminals en transmitters Eenvoudige weegterminals tonen het gewicht. Transmitters sturen het gewicht via een seriële interface of Fieldbus naar een PLC of ERP. Geavanceerde weegterminals doen echter meer dan alleen het gewicht tonen en versturen. Deze spelen ook een belangrijke rol in het verstrekken van nauwkeurige resultaten als zij voorzien zijn van geavanceerde filtertechnologie om te compenseren voor effecten van klotsende vloeistoffen en trillingen vanuit de omgeving of mixers. De voorspellende onderhoudsfunctie waarschuwt de operator voor potentiële storingen. Deze functie wordt in het volgende hoofddtuk beschreven. De weegterminal met METTLER TOLEDO CalFREE maakt het mogelijk te kalibreren zonder gewichten. Dit kan kosten besparen op installatie en reparatie voor toepassingen met een geringe nauwkeurigheid en waar geen traceerbaarheid is vereist. 5 Onderhoud Het regelmatige onderhoud van weeginstallaties wordt aanbevolen. Een jaarlijkse controle op 20% van de maximale last is voldoende voor de meeste toepassingen. Een onderhoudsschema moet echter altijd gebaseerd zijn op een grondige risico-inschatting die rekening houdt met de gevolgen van verkeerde resultaten, minimum gewicht en de kosten van de grondstoffen. METTLER TOLEDO biedt bewezen, professionele methoden voor het vaststellen van de optimale kalibratie. Tijdens routinematige onderhoudsbezoeken, controleren experts de toestand van de load cells, de verbindingskasten, kabels en weegterminals. Zij voeren ook belastingstests uit met gecertificeerde gewichten die traceerbaar zijn naar de nationale standaard en zullen de modules opnieuw kalibreren als dat nodig blijkt. Met dit minimum aan onderhoud werkt een tankweger meestal tientallen jaren zonder problemen. De geavanceerde weegterminals en transmitters bieden ook functies die onderhoud voorspellen, door permanent de signalen van de load cells te controleren op afwijkingen. In dergelijke gevallen krijgt de operator een signaal. In extreme gevallen kunnen zij zelfs de ondeugdelijke load cell elektronisch vervangen totdat reparatie wordt uitgevoerd. 5 METTLER TOLEDO White Paper Voorraadbeheer
6 Samenvatting Gravimetrische niveaucontrole met een tankweger behoort tot de nauwkeurigste methoden om voorraad te bepalen. Het biedt de maximale vrijheid om tanks aan te passen aan de materialen en het proces, terwijl een hoge graad van flexibiliteit gehandhaafd blijft in het beheer van het materiaal. Het wegen van tanks/silo s kenmerkt zich door bijzonder hygiënische en flexibele processen. Parameters zoals temperatuur, dichtheid en viscositeit van het materiaal hebben geen invloed op de resultaten, dus opnieuw kalibreren en veranderingen in de sensoren zijn niet nodig bij het wisselen van materialen of samenstellingen in recepten. Deze flexibiliteit komt ook de kosteneffectiviteit ten goede. De keuze voor compressie- of spannings-weegmodules en het benodigde aantal wordt bepaald door de toepassing en de actuele gang van zaken. Bij nieuwe systemen gaat de voorkeur uit naar driepoot weegmodules, vanwege de gunstige gewichtsverdeling. Meer is mogelijk als andere parameters in het proces moeten worden betrokken. Weegmodules voor tanks/silo s wegen vragen een minimum aan onderhoud. Een goed ontworpen systeem dat in gematigde omstandigheden wordt geëxploiteerd, vraagt slechts jaarlijks om controle en kalibratie en biedt tientallen jaren betrouwbaar gebruik. Bij gravimetrisch meten kan één technologie worden gebruikt voor alle tanks en vele andere toepassingen in de productielijn. METTLER TOLEDO biedt ondersteuning met een compleet productprogramma en dienstverlening en geeft advies bij, weegmodules, installaties en onderhoud via een reeks technische documenten. 7 Additional resources METTLER TOLEDO s Tank/Silo wegen www.mt.com/tank-weighing METTLER TOLEDO Aanbod weegmodules www.mt.com/weighmodules Download uitgebreide technische documentatie www.mt.com/ind-system-handbook 6 METTLER TOLEDO White Paper Voorraadbeheer
www.mt.com/ind-food-productivity-guide2 Voor meer informatie Nederland Mettler-Toledo B.V. Franklinstraat 5 4004 JK Tiel Tel. + 31 344 63 83 63 Fax + 31 344 63 83 90 contact.nl@mt.com Nederland Mettler-Toledo PI B.V. Het Sterrenbeeldd 48 5215 ML s-hertogenbosch Tel. +31 735 48 11 88 Fax +31 735 48 11 90 info.nl@mt.com België N.V. Mettler-Toledo S.A. Leuvensesteenweg 384 1932 Zaventem Tel. + 32 2 334 02 11 Fax + 32 2 334 03 34 contact.be@mt.com Technische wijzigingen voorbehouden 08/2011 Mettler-Toledo AG MarCom Industrial