Aktuální vydání

celé číslo

08

2020

Mozaika novinek a informací

Restart ekonomiky

celé číslo

Měření teploty umožnilo uspořit plyn ve slévárně

Snímače teploty od společnosti Banner Corp. umožnily slévárně Friedrich Wil­helms-Hütte Eisenguss snížit roční spotřebu plynu pro předehřívání licích pánví o 25 %.

 
Slévárna Friedrich Wilhelms-Hütte Eisen­guss sídlí v německém městě Mülheim an der Ruhr. Byla založena v roce 1811 a má 700 za­městnanců. Vyrábějí se zde odlitky pro turbí­ny, lodní motory a větrné elektrárny. Nejmen­ší odlitky mají hmotnost 10 t, největší 200 t. Tekutý kov je z udržovací pece vlit do li­cích pánví a následně jeřábem transportován k formám, kde dochází k vlastnímu odlévá­ní. Výroba litinových odlitků je energeticky velmi náročná.
 

Předehřívání licích pánví

Pro to, aby pánve odolaly působení horké litiny o teplotě 1 200 °C, jsou opatřeny žáru­vzdornou šamotovou vyzdívkou. Ta je schop­na odolat vysokým teplotám, ovšem pouze v případě, že nárůst teploty je pomalý, jinak popraská. Hutníci vědí, že horký kov nikdy nesmějí nalít do studené pánve. Proto jsou licí pánve předehřívány plynovými hořáky na tep­lotu mezi 800 a 1 000 °C (obr. 1).
 
Staří hutníci byli velmi zkušení a doká­zali odhadnout, zda už je pánev dostatečně předehřátá, položením ruky na její vnější po­vrch. I přes jejich zkušenosti však předehřev pánve trval velmi dlouho a náklady na plyn byly značné. Uplatněním automatizovaného předehřevu je možné ušetřit velké množství paliva a zkrátit dobu ohřevu. Má-li však být provoz plynových hořáků regulován, je nut­né znát teplotu v pánvi.
 

Měření teploty pyrometry

Původně bylo uvažováno měřit teplotu py­rometrem, kterým by se měřila teplota uvnitř pánve. Pyrometry jsou velmi přesné a spoleh­livé, ale pro daný účel poměrně drahé a citli­vé na nepříznivé podmínky – jejich instalace a ochrana jsou proto relativně složité. Pyro­metry je totiž nutné umístit tak, aby „viděly“ dovnitř pánve – tzn. do místa s velmi nepříz­nivými pracovními podmínkami.
 

Alternativa: infračervený snímač teploty

Inženýři společnosti Turck navrhli slévár­ně alternativní řešení: použití infračerveného snímače teploty T-Gage, který namísto vnitř­ní teploty sleduje teplotu povrchu pánve, a in­teligentní software poté extrapolací stanoví teplotu uvnitř. Tímto postupem je dosa­hováno nejistoty do 15 °C, což je pro danou úlohu zcela dostačující. Instalace snímače je mnohem jednodušší, protože sní­mač je odolnější a lze jej umístit na lépe chráněné místo. I přes­to je vzhledem k nepříznivým podmínkám ve slévárně chráněn speciálním kovovým pouzdrem s možností ofuku objektivu sní­mače stlačeným vzduchem, kte­rý brání usazování prachu. Kryt s ofukem dodala také společnost Turck jako příslušenství ke sní­mačům teploty.
 
Na odlévací lince slévárny je instalováno šest infračerve­ných teploměrů T-Gage M18TI­P14Q. Jsou umístěny u jeřábové dráhy tak, aby jeřáb s pánví ko­lem jednoho z nich přejel vždy, když je to třeba. Vedle každého snímače tep­loty je umístěn ultrazvukový snímač přiblíže­ní T30UXDBQ8, který detekuje přítomnost pánve a spouští proces měření teploty (obr. 2). Analogový signál snímačů teploty a vzorko­vací signál z ultrazvukových snímačů přiblí­žení jsou přenášeny pomocí systému distri­buovaných I/O BL20 s protokolem Modbus TCP k řídicímu počítači slévárny, kde jsou zpracovávány systémem řízení výroby. Sys­tém přesně ví, kdy je která pánev zapotřebí a jakou má teplotu. Tyto informace dostává i obsluha jeřábu, která má k dispozici ovlá­dací panel, jenž jí zobrazuje umístění všech pánví, jejich teplotu a předpokládané použi­tí. Obsluha tedy ví, které pánve je třeba za­hřát a kdy. Studená pánev potřebuje delší dobu ohřevu než ta, která byla právě použi­ta. Optimalizací procesu vyhřívání se slévár­ně podařilo snížit spotřebu plynu na přede­hřev pánví o 25 %.
Jan David,
 
Obr. 1. Plynové hořáky předehřevu licích pánví (licí pánev stojí vpravo dole)

Obr. 2. Ultrazvukový snímač přiblížení a infračervený sní­mač teploty umístěné vedle dráhy jeřábu