Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей
Технологии производства

Промышленная аналитика: измерения в режиме онлайн + инлайн. Направления развития и использования

О преимуществах аналитических мини-приборов

Продолжая тему метрологического обеспечения производства, нельзя оставить без внимания наиболее динамично развивающееся направление измерительного приборостроения — аналитическое. Если в 2005 году объем продаж аналитического оборудования в мире оценивался в размере около 25 млрд долларов США, то в 2015 году продажи превысили 50,0 млрд долларов США.

Высокие темпы роста продаж обусловлены несколькими основными причинами.

Во-первых, за счет совершенствования физико-химических методов анализа был обеспечен выход на новый уровень чувствительности и точности приборов, а применение автоматизации и компьютеризации позволило на несколько порядков увеличить их производительность. Это привело к росту уровня комплектования современных лабораторий аналитическими приборами, обеспечивающими полную автоматизацию проведения измерений и обработки результатов. На базе последних достижений хроматографии, потенциометрии, спектрометрии и т. д. действуют масштабные измерительные лабораторные комплексы.

Во-вторых, новые потребительские свойства лабораторного оборудования определили его высокую стоимость. Это в свою очередь привело к росту использования для диагностики и экспресс-анализа менее точных, но более дешевых переносных сенсорных устройств.

Данная группа приборов в большей степени отвечает предпочтительным требованиям [1].

Это:

1. Экспрессность, мобильность, полнофункциональность.
Применяемые сейчас аналитические мини-приборы позволяют получать результаты анализа на месте отбора проб в реальном масштабе времени для последующего их использования при принятии оперативных решений. В ряде случаев мобильность систем аналитического контроля имеет большое значение, так как быстродействующие портативные приборы, обладающие всеми аналитическими возможностями лабораторной аппаратуры, оказываются предпочтительнее. Кроме того, такие приборы имеют преимущества и в обычных лабораториях за счет меньшего веса, габаритов, расхода электроэнергии и реактивов по сравнению с их традиционными аналогами. В равной степени вопросы миниатюризации касаются и устройств разделения и концентрирования пробы.

2. Высокий уровень автоматизации, что является постоянной тенденцией в совершенствовании аналитических приборов. Химический анализ состоит из ряда стадий: отбор адекватной пробы; подготовка пробы, включающая, если это необходимо, отделение определяемого компонента или маскирование мешающих определению; измерение аналитического сигнала и обработка полученных результатов. Выполнение всех этих стадий часто сопряжено со значительными затратами людских ресурсов времени. Автоматизация позволяет существенно уменьшить время анализа, улучшить его правильность и воспроизводимость за счет исключения из аналитического цикла операций, выполняемых человеком.

3. Гибридизация.
Большое применение в данном типе приборов нашли гибридные методы, которые сочетают в себе два (и более) аналитических методов для получения нового средства анализа, более эффективного и быстродействующего. Кроме того, такое сочетание, как правило, проводится не в несколько раздельных по времени этапов, а в режиме онлайн.

4. Пробоподготовка.
Наиболее сложным при создании портативных приборов является интегрирование в систему измерений операции отбора и подготовки пробы. Часто встречающимся методом является метод, основанный на использовании проточных систем.

Ну и наконец, в-третьих, основной фактор, повлиявший на рост использования аналитических приборов — это появление на рынке, благодаря произошедшей технологической революции, серийно выпускаемых приборов, встраиваемых в технологический процесс. Теперь производителю можно не просто контролировать качество конечного продукта. Ведь в этом случае зачастую приходится либо браковать, либо переделывать большие партии готового товара. Теперь есть возможность предотвращать брак на всех этапах производства, что значительно снижает большие издержки.

П Р А К Т И К А
С помощью встраиваемых в технологический процесс приборов можно работать в режиме онлайн + инлайн. Другими словами, приборы выдают информацию о замеряемом параметре в режиме реального времени и производят замеры непосредственно во время производственного процесса, будучи встроенными в саму технологическую линию. Промышленные измерительные системы данного типа гарантируют непрерывный контроль качества и соответствия выпускаемой продукции заданным параметрам.

Схема

Кроме того, на базе встраиваемых аналитических приборов функционируют автоматизированные измерительные комплексы, создаются масштабируемые автоматизированные системы управления технологическими процессами.

При производстве встраиваемых приборов применяются разнообразные материалы, контактирующие с измеряемой средой, что позволяет использовать измерительные датчики практически на любых производственных линиях в большинстве рабочих сред, в том числе агрессивных.

Для данной группы приборов сегодня наиболее характерны:
 высокая линейность, которая обеспечивает исключительную точность в широком диапазоне измерений;
 быстрый отклик позволяет получать результаты в режиме реального времени без дрейфа;
 очень высокое разрешение и воспроизводимость;
 надежная конструкция для непрерывной работы;
 измерения при высоких температурах и высоких давлениях;
 автономные расчетные модули могут проводить автоматический пересчет в удельную плотность, °Brix, % содержание спирта, % H2SO4, единицы API и др.;
 существуют версии с сертификатом АТЕХ и FM;
 частотный выход, Modbus, HART, 4—20 мА аналогового сигнала, выход на расчетный модуль;
 доступны версии с различными фланцами и крепежами, а также устанавливающиеся непосредственно в линию или через байпас;
 большинство датчиков могут укомплектовываться дополнительным оборудованием: онлайн переходники, инлайн насосы, которые обеспечивают быструю и простую установку в линии, где возможны остановки технологического процесса; инлайн адаптеры.

Успехи современных предприятий, использующих последние достижения биохимии и биофизики, генной инженерии и т. д. обусловлены, несомненно, появлением комплексов приборов, измеряющих рабочую среду непосредственно в рабочем режиме. Эти приборы нашли также самое широкое применение в традиционных технологиях нефтяной и химической промышленности, фармацевтике, пищевой, биотопливной отраслях и других.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Борзенко А.Г. Аналитические приборы: милли-, микро- и наногоризонты // Науч. приборостроение. — 2005. — Т. 15, № 3. — С. 22–31.

Автор: Александр Малицкий, директор по развитию WOK GMBH

Источник: «Журнал главного инженера» №10, 2017.

Убедитесь, что вы подписаны на журнал и вся необходимая информация — под рукой!

Подписаться на рассылку