Měření viskozity v procesu výroby maziv

Viskozimetr L-Vis 510 je vybaven induktivním senzorem pohybu s rozlišením v nanometrech měřícím výchylku flexibilní manžety vystavené smyku v kónické štěrbině. Široká štěrbina je designovaná k toleranci velikosti částic až několika sto mikrometrů a umožňuje naprostou výměnu vzorku. Tyto charakteristiky, společně s vynikající opakovatelností za dostatečně stabilních procesních podmínek, otevírají nové možnosti pro automatizované procesy na bázi viskozity a kontrolu kvality v požadovaných průmyslových procesech.

APLIKACE
Výroba maziv všech typů, od nízko-viskózních až po vysoko-viskózní, vyžaduje prověření viskozity. Při jejich plnění do barelů je viskozita zásadní hodnotou pro zajištění čistoty produktu.
Měřené hodnoty: ~ 5 až 1 000 mPa.s při 5 °C až 40 °C

Cíl měření:
• Detekce různých produktů pomocí jejich viskozity
• Získání rychlejších výsledků v porovnání s laboratorním měřením
• Optimalizace odstávek

VÝHODY
Redukce odstávek:
Každá změna produktu na plnicím místě vyžaduje čisticí proceduru následovanou odstávkou na dobu nejméně 30 minut, kdy se čeká na výsledky laboratorního měření. Tato odstávka se násobí několika změnami produktu v průběhu dne. Měření inline viskozity slouží k optimalizaci této procedury a redukci nutných odstávek.
Kontrola kvality kontinuálně po dobu 24 hodin:
Měření viskozity v režimu inline přináší data o celé šarži pro dlouhodobě udržitelnou kontrolu kvality.

PROCES
Obrázek 4 popisuje celý proces. Maziva se vyrábí ze základních olejů přidáváním různých aditiv do směšovacích tanků. Typ a množství aditiv reprezentuje požadované specifikace produktu. Po jejich smíchání se v laboratoři prověřuje kvalita každé várky pomocí měření dynamické a kinematické viskozity při různých teplotách (např. 40 °C a 100 °C) a dále se provádí měření hustoty a chemické analýzy. Tato data se uchovávají pro následnou kontrolu. V jednom tanku se před plněním do kontejnerů skladuje více várek jednoho typu maziva.

Maziva se ze zásobního tanku čerpají do plnicí linky a plní se do kontejnerů o objemu 1 až 250 litrů. Každé plnicí místo je určeno pro daný typ a velikost kontejneru, a proto se na něm zpracovává mnoho tanků obsahujících různé produkty.
Při každé změně produktu je tedy nutné provést kontrolu kvality, zajišťující plnění pouze čistého produktu a naprostou eliminaci případné vzájemné kontaminace.
Změna produktu zahrnuje následující kroky:
1. Proplach potrubí novým produktem.
2. Vypuštění proplachovací směsi do odpadního kontejneru.
3. Pozastavení výroby k odběru vzorku.
4. Analýza vzorku v laboratoři pomocí měření viskozity.
5. Při správných hodnotách se výroba opět spustí – v opačném případě se celý proces opakuje od kroku 1.

INSTALACE
L-Vis 510 se instaluje přímo před plnicí systém do vertikálního potrubí a připojení lze uzpůsobit aktuální situaci.

PŘÍKLAD ŘÍZENÍ VÝROBY
Standardně se používá několik norem pro přepočet viskozity při procesních podmínkách na aktuální viskozitu várky měřené v laboratoři. Všechny vyžadují k zajištění správného stanovení teplotní závislosti následující laboratorní data každého produktu. Dynamická viskozita každé várky produktu při 40 °C a 100 °C se měří před uskladněním produktu do mezitanku. (Viz obr. 4 a 5 „Data šarže".) Z toho je známá hodnota teplotní závislosti každého produktu.
Mezi tankem a plnicím zařízením je instalován procesní viskozimetr L-Vis 510 měřicí viskozitu při provozní teplotě. Viz obr. 4 a 5 „Měření viskozity". Tato hodnota se porovnává s daty popsanými níže, které vyjádřujíi měřený rozdíl pomocí rozdílu teploty. Jedná se o výpočet podle normy ASTM D341, viz obr. 5 a 6. Oba typy dat, tj. laboratorní „Batch data!" a procesní „Měření viskozity" se kombinují v PLC pro zajištění nejlepší a automatizované kontroly kvality.

DATA MĚŘENÉ S L-VIS 510 V PRŮBĚHU PLNĚNÍ
Obr. 7 zobrazuje pět jednotlivých produktů a jejich změny. Hodnoty viskozity fluktuují s aktuální teplotou.

Tato data je za účelem získání použitelných informací pro řízení výroby nutné vztáhnout k laboratornímu měření.

REKALKULACE DAT MĚŘENÝCH POMOCÍ L-VIS 510 V PRŮBĚHU PLNĚNÍ
Daný limit je +/– 3 °C. Po změně produktu musí být hodnota viskozity v tomto intervalu.
Tento výpočet je v souladu s nornou ASTM D341. Výpočet vyžaduje laboratorní hodnoty viskozity při 40 °C a 100 °C a procesní viskozity při procesní teplotě. Odchylka mezi procesní a laboratorní hodnotou je vyjádřena rozdílem tepoty (viz. obr. 8).

Ihned po každé změně produktu vykáže hodnota viskozity malý pík. Děje se tak v důsledku velmi rychlé teplotní změny. Jakmile je přístroj ve stabilním stavu teplotní rovnováhy, jsou měřené hodnoty v daném předepsaném intervalu (zelené kroužky na obr. 8). V průběhu této periody mazivo neteče, ale nachází se stále v potrubí.
Plnění maziva do jednotlivých barelů se projeví značným poklesem tlaku z důvodu otevření a zavření plnicího ventilu, což má vliv na měření. Jak bylo zmíněno v originálních datech (viz obr. 7), dochází ke změně teploty v průběhu jedné šarže, jelikož by maziva mohla při skladování v mezitancích obsahovat teplotní vrstvy.

TEXT/FOTO MARTINA VILIMOVSKÁ