Plnou parou vpřed: fluidní senzorika u firmy Byworth Boilers

Od první až po čtvrtou průmyslovou revoluci byly ty největší inspirace prosazovány díky ochotnému překračování hranic do nekonvenčního světa. Na základě partnerství mezi firmou Byworth Boilers, jedním z nejstarších a nejznámějších výrobců kotlů ve Spojeném království, a firmou SICK byly přesně optimalizovány řídicí systémy pro kotelny a účty zákazníků za paliva byly sníženy až o 7 %.

Heroická a historická – inspirace párou 

Pára je stejně jako předtím jedním z nejefektivnějších a nejúčinnějších prostředků pro přepravu a poskytování tepla pro moderní průmyslové procesy. Srdcem je průmyslový kotel – procesně kritický tahoun, který musí být vždy absolutně spolehlivý. Se značkami jako Yorkshireman, Dalesman a Fellsman vykreslují kotle od firmy Byworth nostalgický obrázek více než 50leté historie jako rodinný podnik. Během těchto 50 let nicméně firma vždy projevovala neukojitelný hlad po inovacích. Díky své vysoké činorodosti při řešení problémů a důsledné realizaci kontinuálních zlepšování obhájil tento podnik vždy svůj náskok před konkurenty. Spotřeba paliva u zákazníků se neustále snižovala, účinnost kotlů se dále zvyšovala a doby výpadků se minimalizovaly.

Počátkem roku 2020 zahájila společnost Byworth Boilers rozšíření své výroby v hlavním sídle v Keighley, West Yorkshire, s investičními náklady ve výši 2,2 milionu EUR. Od malých kotlů pro mikrolihovary, které právě zažívají boom, až po giganty pro nemocnice a továrny na výrobu krmiv pro zvířata – obchod firmy Byworth Boilers se zakládá na dlouholetých partnerstvích se zákazníky.

Průmyslové kotle potřebují spoustu energie

Díky měření a regulaci je zachována dokonalá rovnováha tlaku, výšky hladiny a teploty za účelem možné úspory i těch nejmenších kapek paliva. Výzkum a vývoj firmy Byworth se soustředí na plně funkční kotelnu v závodě Keighley ve Spojeném království, kde je důkladně analyzována nejnovější využitelná měřicí technika, než se bude používat v zařízeních zákazníků.
Vztah mezi firmami Byworth a SICK se od prvních výzkumných a vývojových experimentů u jednoduchého tlakového spínače rozvíjel tak, že společnost Byworth aktuálně ve svém portfoliu kotlů pro různé procesy standardně používá měřicí přístroje od firmy SICK. Tlakový převodník PBS, senzor měření hladiny LFP na bázi řízených radarových vln, teplotní spínač TBS a ultrazvukový snímač průtoku DOSIC se používají pro nová zařízení i pro dodatečné vybavení stávajících zařízení. Teprve nedávno absolvoval kalorimetrický snímač průtoku autonomní transportní systém úspěšně testy ve výzkumném a vývojovém centru.

Jason Atkinson, vedoucí vývoje technologií a produktů zdůrazňuje, že výkon technologie sice hraje významnou roli, ale nejkritičtější jsou vztahy v dodavatelském řetězci. „Z pohledu zákazníka je to kotel od firmy Byworth Boilers, kdo vykonává práci, a ne některý z integrovaných měřicích přístrojů nebo řídicích systémů. Naši dodavatelé musí tedy být dlouholetými partnery. Společnost SICK se přitom od začátku osvědčila jako spolehlivý dodavatel. Její pracovníci přizpůsobili svoji technologii, nabídli nám i našim zákazníkům školení a technickou podporu a velmi dobře se vcítili do našeho procesu.“

Standardizace měřicí techniky

„Standardizace měřicí techniky je kontinuální proces přesahující rámec celého portfolia kotlů firmy Byworth,“ vysvětluje pan Atkinson. Přináší výhody nejen zákazníkovi, ale také optimalizuje vlastní provozní účinnost firmy.

„Obor kotlů je opravdu konzervativní, takže občas musíme prosazovat použití těch nejlepších technologií. Ukončili jsme spolupráci s tradičními dodavateli měřicí techniky pro kotle a instalujeme v našich zařízeních senzory od firmy SICK. Používáme snímače tlaku PBS SICK pro regulaci výšky hladiny v zásobníku horké vody a výkonu tlaku páry kotle. PBS je měřicí převodník s dvěma spínacími body. Mohli jsme tak místo 3 nebo 4 různých měřicích přístrojů použít jediný měřicí přístroj u dvou různých konstrukcí kotle. To nám také pomohlo při přechodu z 230 V a 110 V na standardní architekturu řídicích systémů s 24 V DC. Ušetří se tak nejen energie, místo a náklady na zapojení. Všechny tlakové převodníky PBS od firmy SICK používají konektory M12, což našim servisním technikům značně usnadňuje práci. Fungují na principu plug and play.“

Díky displeji na PBS mohla firma Byworth umístit zobrazení tlaku zásobování teplou vodou na dobře přístupném místě ve výši očí namísto horní strany nádrže. Mnozí zákazníci ocenili jako výhodu přídavný analogový výstup PBS, díky němuž byl zase eliminován další samostatný senzor.

Řízené radarové vlny pro snímání výšky hladiny vody v kotli

Asi největší technologický skok se odehrál, když společnost SICK zavedla novou technologii s řízenými radarovými vlnami, přičemž pan Atkinson ihned poznal, že ji lze použít ke snímání výšky hladiny vody v kotli. Až do uvedení senzoru LFP Inox od firmy SICK na trh používala společnost Byworth pro kontinuální měření výšky hladiny vody kapacitní senzor nebo plovákový systém. Technologie kapacitního senzoru byla náchylná k poruchám při vzniku pěny a plovákový systém byl citlivý na víření v kotli.

Senzor LFP Inox od společnosti SICK si s oběma výzvami skvěle poradil, protože tvorba pěny ve vodě při doplňování kotle ani víření na něj nemají žádný negativní vliv.

„Senzor měření hladiny LFP na bázi řízených radarových vln nám poskytuje podstatně spolehlivější a přesnější výšku hladiny, takže můžeme náš systém napájecí vody provozovat mnohem přesněji,“ říká pan Atkinson. „Hladina vody teď kolísá výrazně méně. Čím více totiž hladina vody kolísá, tím méně je zařízení tepelně účinné.“ Společnost SICK vyvinula modifikaci firmwaru pro LFP pro splnění kombinovaných požadavků na senzor, který je necitlivý vůči tvorbě pěny a víření a současně poskytuje operátorovi kotle nebo servisnímu technikovu snadno přístupný displej. To znamenalo, že senzory LFP bylo možné pro firmu Byworth standardizovat na délku sondy 1,3 m a rovněž systém zesilovače senzoru LFP umožnil řešení pro oddělení sondy od elektroniky, aby operátoři měli snazší přístup k displeji. Sonda LFP v nádrži je tak pomocí flexibilního, až 3,3 m dlouhého koaxiálního kabelu propojená se samostatně instalovaným senzorem a vysílačem.

Úspěšné pokusy s ultrazvukovými snímači průtoku DOSIC potvrzují konkurenceschopnost a přesnost měření

Při úspěšném testování ultrazvukového snímače průtoku DOSIC od firmy SICK společností Byworth byla prokázána jeho konkurenceschopnost a přesnost měření, takže byl zaveden pro měření napájecího zásobníku v oblasti menších kotlů. Protože napájecí voda často prochází procesem reverzní osmózy, může mít velmi nízkou vodivost, takže nelze používat magnetický průtokoměr. Snímač DOSIC se osvědčil také při měření topného oleje. Teprve nedávno byly dokončeny testy, u nichž byl použit nový kalorimetrický průtokový spínač autonomní transportní systém od firmy SICK pro monitorování průtoku v procesech změkčovacího zařízení. Standardizace a koncentrace do centrálního řídicího systému tvořily koncept revolučního digitálního regulačního systému „Unity“ od firmy Byworth, který v roce 2016 získal ocenění „Queen's Award for Enterprise in Innovation“. Kotle byly tradičně vyvíjeny s individuálními řídicími systémy pro různé části kotle.

„U systémů Unity jsme provedli studie, u nichž byly prokázány roční úspory paliva ve výši sedmi procent. To dokonce přesahuje úspory, kterých lze dosáhnout instalací nového zařízení. Přitom regulujeme všechno centrálně z jednotky v kotelně a ne v oddělených, individuálních procesech. Jde o to, jak zapojit kotle do série, jak je modulovat a jak je připojit k síti,“ vysvětluje pan Atkinson. „Standardizace použitých senzorů nám pomáhá mnohem přesně optimalizovat data přicházející z různých částí kotelny. Samozřejmě usilujeme také o přesnost, spolehlivost a opakovatelnost měření. Ze začátku pro nás bylo těžké prodávat měřicí přístroje jako radar s řízenými vlnami a museli jsme vysvětlovat, proč využíváme dodavatele, kteří dosud neměli žádnou spojitost s oborem kotlů. V současnosti tyto technologie zákazníci vyžadují a specifikují je pro nové kotle. Museli jsme si tuto revoluci prosadit.

Náš vztah s firmou SICK je pro obě strany výhodné partnerství, díky němuž oba podniky nakonec získaly lepší produkt

Další články

Ultrazvukové měření průtoku páry: chytrý výběr

Smart Fluid Power: snadná integrace do hydraulických a pneumatických systémů

DOSIC – kompaktní nerezový senzor pro flexibilní měření průtoku

Monitorování výšky hladiny a teploty v transformátorových stanicích