Batchweging - Probleemoplossing

1. Inleiding: belang van het wegen van vaste stoffen

Veel bulkvaste-stofprocessen omvatten één of meerdere stappen van wegen. Dit is met name het geval bij een droogmengproces waarbij meerdere componenten gewogen moeten worden om een samenstelling te bereiken die wenselijk is voor de klant, het product en de regelgeving.

Weegproblemen kunnen snel leiden tot verliezen voor bedrijven: verlies van ingrediënten (bijvoorbeeld door overdosering), verlies van het eindproduct (als de samenstelling niet conform is), verlies in productiviteit (als het wegen veel langer duurt dan verwacht). Ingenieurs moeten dan af en toe een probleemoplossing uitvoeren voor een een batchweegsysteem (wat kan bestaan uit "Gewichtstoename", "Gewichtsverlies" of een combinatie van beide technologieën) om weegnauwkeurigheids- of weegsnelheidsproblemen op te lossen.

Figuur 1: voorbeeld van een batchweegsysteem met gewichtsverliesdosering (links) en gewichtstoenamedosering (rechts)

2. Nauwkeurigheidsproblemen bij het wegen

Hoe weegnauwkeurigheidsproblemen op te lossen?

De nauwkeurigheid van een weegsysteem is eigenlijk vrij complex, omdat het variabiliteit omvat afkomstig van de krachtsensoren zelf en de weegtrechter. Om meer aan te sluiten bij industriële problemen, wordt hier onder nauwkeurigheidsproblemen verstaan: het probleem van het instellen van een doseergewicht in het besturingssysteem, en een ander gewicht verkrijgen in de praktijk (overdosering of onderdosering). Vanaf daar zijn twee gevallen mogelijk: óf het is mogelijk om te detecteren dat de dosering niet nauwkeurig is, omdat het doseersysteem een alarm geeft, óf het doseersysteem "denkt" dat de weging nauwkeurig was, maar in werkelijkheid is dat niet het geval.

Het geval waarin de weegproblemen onopgemerkt blijven omdat het besturingssysteem de dosering als correct "ziet", is het moeilijkst aan te pakken. Doseerproblemen worden soms pas veel later in het proces opgemerkt, en soms pas bij de klant. Het is echter mogelijk om preventieve en detectieve maatregelen te nemen:

• Preventie: de apparatuur op de krachtsensoren (meestal een trechter) moet regelmatig worden gecontroleerd met behulp van gekalibreerde gewichten. Bijvoorbeeld, aan het begin van elke shift plaatst de operator een gedefinieerde massa op de trechter; alleen als de krachtsensoren de juiste waarde aangeven, kan het proces starten. Een groot deel van deze preventie is gebaseerd op Standaard Werkprocedures (SWP's), die steeds vaker in computersystemen zijn geïntegreerd om ervoor te zorgen dat ze worden toegepast.

• Detectie: het is vereist om de doseer-krachtsensoren op andere manieren te controleren, bijvoorbeeld door een massabalans uit te voeren in het materiaalverbruik. Deze methode is echter alleen efficiënt om relatief grote variaties te detecteren.

Wanneer het besturingssysteem detecteert dat de dosering buiten de tolerantie valt, kan het volgende worden gecontroleerd:

• Begin met het controleren van de weegtrechter met gekalibreerde gewichten, vooral als dit al lange tijd niet is gedaan
• Controleer alle flexibele verbindingen: op de procesleidingen maar ook elektrische en pneumatische kabels om ervoor te zorgen dat ze niet duwen of trekken aan de weegtrechter
• Controleer de filters : een drukprobleem kan het gewicht beïnvloeden maar ook de materiaalstroom verstoren
• Controleer of de doseerparameters niet zijn gewijzigd
• Controleer of het materiaal vrij stroomt naar de doseerapparatuur
• Controleer of er geen overmatige fluidisatie van het poeder is, wat ertoe kan leiden dat het te veel stroomt, "bijna als een vloeistof", en overdosering veroorzaakt.
• Controleer de geschiktheid van het ontwerp van de doseerapparatuur

3. Snelheidsproblemen bij het wegen (te lange cyclusduur)

Hoe doseersnelheidsproblemen op te lossen?

Naast het missen van het doseerdoel, is een ander probleem dat een fabriek met een batchweegsysteem voor bulkvaste stoffen kan treffen, dat het te lang duurt om binnen de nauwkeurigheidstolerantie te wegen. Traag doseren beïnvloedt vervolgens de cyclusduur van het batchsysteem en daardoor de productiviteit en winstgevendheid van de lijn. Fabrieksoperators moeten dan altijd zo snel mogelijk doseren binnen de weegtoleranties. Hier zijn enkele typische oorzaken van een doseersysteem dat te lang nodig heeft om te wegen:

• Onjuiste doseerparameters. De meeste batchdoseersystemen volgen een tweesnelheidspatroon: doseer zo snel mogelijk en schakel dan over naar fijn doseren wanneer het doseerdoel wordt benaderd. Als de overschakeling naar fijn doseren te vroeg plaatsvindt (te veel materiaal over om te doseren) of als de doseersnelheid van grof of fijn te laag is, kan de doseertijd sterk worden beïnvloed. Controleer de doseerparameters en pas ze aan als ze te conservatief zijn. Dit kan ook vereisen dat de nauwkeurigheid opnieuw wordt gecontroleerd.
• Slechte materiaalstroom. De doseersnelheid zal snel zijn als het doseerapparaat, bijvoorbeeld een schroeftransportband, gevuld kan worden met materiaal. Controleer of de stroom van vaste stoffen in de toevoertrechter goed is, indien nodig, stel de ontlaadhulpmiddelenopnieuw in of voeg deze toe.
• Onderdimensionering van de doseerapparatuur (bijvoorbeeld een schroeftransportband). Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer een materiaal met een lagere dichtheid moet worden gedoseerd. De doseerapparatuur moet grotere volumes leveren voor hetzelfde massaresultaat; het kan blijken dat deze ondergedimensioneerd is, wat leidt tot de noodzaak om deze te vervangen (houd echter de nauwkeurigheid in gedachten, overschrijd ook niet te veel).