Wagi do zastosowań przemysłowych

-- czwartek, 16 luty 2012

Nie ma wątpliwości co do tego, że ważenie jest jednym z ważniejszych etapów wielu procesów technologicznych w różnych gałęziach przemysłu, a odpowiednie dobranie komponentów pod względem ilościowym niejednokrotnie znacząco wpływa na jakość i właściwości końcowe wyrobu.

W fazie ważenia używa się specjalnie projektowanych urządzeń, w praktyce nazywanych wagami przemysłowymi, które są przystosowane do pracy nawet w najtrudniejszych warunkach. Często zatem dochodzi do sytuacji, w których pracownicy działów utrzymania ruchu stają przed koniecznością przeprowadzania napraw tego typu sprzętu lub też sprawdzania dokładności wyników pomiarów. Warto zatem przyjrzeć się nieco bliżej wybranym zagadnieniom z zakresu przemysłowych systemów urządzeń ważących zarówno pod kątem technicznym, jak i rynkowym.

Spektrum zastosowania wag jest bardzo obszerne. Urządzenia ważące są bowiem nieodzownym elementem ciągów technologicznych, pracujących w cementowniach, hutnictwie, kopalniach kruszyw, a także fabrykach materiałów budowlanych. Wagi odgrywają również ważną rolę w przemyśle chemicznym oraz spożywczym, farmaceutycznym i hutach szkła. Samochodowe i przenośnikowe systemy ważące instalowane są w elektrowniach węglowych. Bez wag nie obejdzie się również transport drogowy, kolejowy i morski.

Ankietowane fabryki podają, że korzystają z wag platformowych firm: Axis, Radwag, Fawag, Schenck oraz Tamtron. Jako producentów i dostawców wag platformowych wymienia się także takie przedsiębiorstwa, jak: Bizerba, Kern i Mettler Toledo. W zakładach przemysłowych objętych badaniem działają również wagi automatyczne porcjujące, które są produkowane lub dostarczane przez firmy: Sartorius, Progress Wagotronic, Tamtron, Ishida, Miflex-Masz, Euromeccanica, TMI oraz Svenska Vag. W wielu zakładach przemysłowych istotną rolę odgrywają wagi laboratoryjne firmy Radwag, Sartorius, Axis, Elwag oraz Mettler Toledo. W świetle wyników ankiety wagi hakowe produkują lub dostarczają firmy: Tamtron i Axis. Thermo Ramsey oraz Anritsu są producentami wag przenośnikowych. Istotną rolę w przemyśle, a w szczególności wśród czytelników Inżynierii i Utrzymania Ruchu Zakładów Przemysłowych, odgrywają wagi suwnicowe firm: Schenck, Awo oraz Progress Wagotronic. Wagi zbiornikowe dostarcza Schenck i Radwag. Tamtron i Bizerba dostarczają wagi pracujące na ładowarkach kołowych.

Jak wygląda rynek wag

Rynek przemysłowych urządzeń ważących cechuje się dużą konkurencyjnością. Tym sposobem dystrybutorzy prześcigają się w obniżaniu cen. Efektem niejednokrotnie jest bankructwo słabszych podmiotów. Prawidłowość ta jest nie tylko domeną branży wag przemysłowych, ale również całej tzw. branży wagarskiej w Polsce. Pamiętać należy, że rynek obejmuje nie tylko dystrybutorów wag. Na szczególną uwagę zasługują także polscy producenci urządzeń bazujący na własnych biurach konstrukcyjnych i niejednokrotnie na autorskiej myśli technicznej. Są więc producenci stale proponujący nowe rozwiązania. Działają również firmy, które od kilku lat nie oferują nowych urządzeń. Tak czy inaczej polskie produkty nie ustępują wyrobom zagranicznym pod względem jakości.

Wiele firm wyspecjalizowało się w produkcji wag określonego rodzaju. Na przykład w produkcji wag przenośnikowych specjalizuje się Zakład Mechaniki Precyzyjnej i Usług Technicznych z Nysy a suwnicowych – firma Schenck.

Dużą popularnością cieszą się również wagi platformowe o maksymalnym obciążeniu pomiędzy 15 a 150 kg. Specjaliści szacują, że w Polsce sprzedaje się około 50-60 wag samochodowych rocznie.

Na podstawie wyników badań trudno sprecyzować miarodajne tendencje sprzedażowe. Są bowiem firmy, które odnotowały wzrost sprzedaży wag  w 2011 r., w porównaniu z rokiem poprzednim, ale są również przedsiębiorstwa, gdzie sprzedaż miała tendencję spadkową.

Kierunki rozwoju

Jak podaje Jakub Frątczak z firmy Zinner, przyszłością w branży wag przemysłowych są urządzenia połączone  z komputerem, które służą do zbierania danych na temat ważeń i dzięki specjalnemu programowi bazodanowemu możliwa jest analiza i kontrola ważonych produktów (pieczarkarnie, ubojnie, drukarnie). Wiąże się to wszystko z dążeniem do oszczędności, o których firmy muszą myśleć w czasie kryzysu.

Producenci podają, że rozwój wag zmierza w kierunku urządzeń automatycznych. Wagi statyczne, coraz częściej wyposaża się natomiast w rozbudowane funkcje operatorskie. Nowoczesne przemysłowe urządzenia ważące będą wyposażone w elastyczne oprogramowanie, umożliwiające zaimplementowanie w istniejących lub nowo projektowanych układach automatyki z różnymi interfejsami i protokołami komunikacyjnymi. Jeden z kierunków rozwoju to wagi współpracujące ze sterownikami, a nawet często je zastępujące.

W opinii Tomasza Janika z firmy HERKULES WAGI do wag przemysłowych, podobnie jak do pozostałych dziedzin życia, w tym również do przemysłu, będą się wdzierały nowe technologie, wywodzące się z multimediów, tj. kolorowe ekrany dotykowe, „mówiące” oprogramowanie, technologie bezprzewodowe, komunikacja GPRS itp. Rozwiązania te są ukierunkowane na:

Ważnym kierunkiem rozwoju wag, podobnie jak wielu innych maszyn oraz urządzeń przemysłowych, jest niezawodność, a także dostosowanie do indywidualnych potrzeb aplikacji, a co za tym idzie, oczekiwań klientów. Jak podaje Zbigniew Zając z Zakładu Mechaniki Precyzyjnej i Usług Technicznych z Nysy, kierunkiem rozwoju jest ściślejsze dostosowywanie wag do precyzyjnie zdefiniowanych potrzeb użytkownika pod względem mechanicznym oraz zastosowanej automatyki.

Warto dodać, że prawdopodobnie duża konkurencja i wzrost cen materiałów produkcyjnych wymusza na producentach dokładniejsze kontrolowanie procesu produkcyjnego, a w konsekwencji, redukcję kosztów. Ma to też znaczenie w gospodarce odpadami.

Co nowego w wagach

Jako nowatorskie rozwiązanie w opinii Zdzisława Niewińskiego z firmy Elektroniczne Wagi Przemysłowe należy wymienić zwiększenie rozdzielczości i dokładności wskazań wag. Przykładem w tym zakresie mogą być komparatory masy o rozdzielczości 1 ppm (ang. parts per million). Możliwe jest więc zważenie 1 tony z dokładnością 1 g.

Oferuje się multimedialne terminale wagowe, wyposażone w panel dotykowy. Ich zastosowanie obejmuje przede wszystkim wagi technologiczne, kontrolujące prawidłowy przebieg procesów produkcyjnych. Podkreśla się, że w nowoczesnych fabrykach, a co za tym idzie w oszczędnych, a zarazem wydajnych technologiach wytwarzania zapamiętywanie przez wagę daty, godziny i wskazań jest już niewystarczające. Niejednokrotnie nawet karty zbliżeniowe czy kody kreskowe odchodzą do lamusa. Oczekuje się bowiem możliwości wprowadzania szeregu dodatkowych danych przypisanych do konkretnego ważenia.

Grzegorz Róg jako nowatorskie rozwiązanie z oferty firmy Radwag wymienia terminale wagowe oparte na systemach Windows XP i CE z ekranami dotykowymi rezystancyjnymi, IR i pojemnościowymi. W urządzeniach tych uwzględniono również rozbudowane oprogramowanie z możliwością wgrania własnych, autorskich aplikacji. Terminale te mają zastosowanie w systemach automatycznego dozowania, recepturowania i kontroli masy.

Krzysztof Rekowski z firmy Simex zwraca uwagę, że nowoczesne przemysłowe wagi zbiornikowe powinny być odporne na wibracje i siły boczne pochodzące od pracującego mieszadła oraz na wzrost naprężeń konstrukcji zbiornika powodowanych np. przez zmiany temperatury medium w zbiorniku (grzanie/chłodzenie). Takie wymagania spełniają systemy wagowe firmy Vishay Nobel.

Co na rynku

Firma Tamtron oferuje usługę Tamtron iStock, która przeznaczona jest do współpracy z wagami 300i, instalowanymi na maszynach budowlanych. Wyniki ważeń i inne dane z miejsca pracy maszyny są przesyłane do serwera. Tym sposobem zyskuje się nie tylko wgląd do informacji w czasie rzeczywistym, ale również możliwość bieżącego zarządzania zasobami. Jak zatem działa system iStock? Z każdym ważeniem system zapisuje rodzaj materiału i wartość z kwitu ważenia. Oprócz tego monitorowany jest stan zapasów. Istotną rolę odgrywają limity alarmowe, o których przekroczeniu użytkownik jest informowany.

Wagi przenośnikowe z oferty firmy Introl stanowią urządzenia automatyczne, które są przeznaczone do ciągłego pomiaru natężenia przepływu materiału i jego sumarycznej ilości. Ważne jest, że urządzenia tego typu zaprojektowano z myślą o wbudowaniu w istniejących przenośnikach taśmowych i pracy ciągłej. Wagi przenośnikowe, również te z oferty firmy Introl, cechują się prostym montażem bez konieczności przecinania przenośnika. Na uwagę zasługuje także niewrażliwość na asymetrię strugi materiału. Obsługa jest prosta, a dokładność, w zależności od stanu technicznego przenośnika i precyzji wagi kontrolnej, może wynosić 0,5%, 1% lub 2%. Konstrukcję mechaniczną stanowi rama stalowa, która wymiarami dopasowana jest do przenośnika. Wysokość zabudowy wynosi 120 mm przy zastosowaniu elementów cynkowanych galwanicznie lub malowanych farbą chlorokauczukową. Opcjonalnie, co z pewnością sprawdzi się w przemyśle spożywczym, zastosować można wykonanie bazujące na stali nierdzewnej. Pamiętać należy, że na dokładność wskazań wag przenośnikowych wpływa między innymi ilość sekcji rolkowych na pomoście. Stąd też uwzględnić można 1, 2 lub 3 sekcje rolkowe, co warunkuje liczba przetworników tensometrycznych (2 lub 4). W warunkach przemysłowych przyda się z pewnością stopień ochrony IP 67 oraz skrzynka łączeniowa odporna na działanie czynników zewnętrznych. W wadze przenośnikowej oferowanej przez firmę Introl przewiduje się sterownik wagowy CPW03BELT prezentujący stany liczników oraz przepływ chwilowy. Prędkość przenośnika odczytywana jest za pomocą czujnika (enkodera), gdzie liczba impulsów dostosowana jest do prędkości taśmy.

W wybranych wagach paletowych firmy Mettler Toledo dodatkowo przyspieszono stabilizowanie wyniku pomiaru, stąd też nie są spowalniane procesy technologiczne, które wymagają ważenia. W ramach jednej czynności ładunek jest unoszony, następuje pomiar jego masy oraz przetransportowanie w odpowiednie miejsce. Na uwagę zasługuje odporna konstrukcja mechaniczna, sprawdzająca się w warunkach przemysłowych.

Konstrukcja wag kolejowych Schenck Process bazuje na prefabrykowanych elementach betonowych. Należy podkreślić, że zarówno pomosty, jak i wanna fundamentowa wykonywane są za pomocą specjalnych form. Tym sposobem czas zabudowy skrócony jest do minimum. Materiał wykonania prefabrykatów stanowi beton zbrojony. Specjalne dodatki do betonu zapewniają odporność na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych i substancji chemicznych. Co wchodzi w skład systemu metrologiczno-elektronicznego wagi kolejowej? Są to czujniki tensometryczne, zabudowane na specjalnych łożach elastomerowych, a także elektronika sterująca, na którą składa się układ Disobox wraz ze specjalistycznym oprogramowaniem wagowym, instalowanym na komputerze PC. W wagach statycznych przewiduje się natomiast elektronikę Disomat Opus lub Tersus. Jako cechy wag kolejowych wymienia się przede wszystkim możliwość wyznaczania tary wagonów oraz dynamicznego lub statycznego pomiaru masy składów pociągów lub pojedynczych wagonów. System pozwala na drukowanie dokumentów wagowych oraz tworzenie i obsługę bazy danych wagonów, a także przewoźników, dostawców, odbiorców i towarów. Bezpieczeństwo danych zapewni funkcja pozwalająca na archiwizowanie wyników ważeń. Oprócz tego mogą być wykonywane zestawienia i bilanse według kryteriów przyjętych przez użytkownika. Interesujące rozwiązanie stanowi możliwość definiowania składów pociągów zarówno przed, jak i po wykonanym ważeniu oraz określania wagonów o niestandardowych parametrach.  Oprogramowanie w sposób automatyczny przeprowadza kontrolę spójności logicznej wprowadzanych danych.

Wagi paletowe nierdzewne serii 4B/PAN firmy Axis są przeznaczone do ważenia ładunków na paletach Euro w wilgotnych warunkach środowiskowych. Konstrukcje nośne, w tym czujniki tensometryczne, oraz mierniki wag wykonane są ze stali nierdzewnej, co zapewnia odporność na wodę, detergenty oraz roztwory kwasów i soli. Wagi te można uzupełnić o funkcje specjalne. Zaliczane są do nich możliwości, takie jak: pomiar gęstości Density/Hydro, pomiar gramatury papieru, kalkulator do kontroli ilości towarów paczkowanych oraz funkcja statystyka.

Wagi suwnicowe pozwalają na ważenie towarów podczas transportowania bez konieczności stosowania wag platformowych. Tym sposobem nie wydłuża się czas procesu załadunku. Warto podkreślić, że wagi mogą być instalowane w zabudowanych już suwnicach. W zależności od przyjętego rozwiązania czujniki montowane są na wózku, w trawersie lub zbloczu hakowym. Niejednokrotnie wymiana danych bazuje na podczerwieni lub falach radiowych, a informacje mogą być przesyłane do komputera PC lub zakładowego systemu informatycznego. Zakres ważenia wag suwnicowych niejednokrotnie przekracza 200 t. Przesłane wyniki mogą być zapisywane w bazie danych dostępnej w zakładowej sieci komputerowej. Dokładność ważenia przewiduje III klasę, co oznacza możliwość używania wagi do rozliczeń handlowych.

Wagi podwieszane TP 300 w. SK, TP 600 w. SK firmy Fawag zostały zaprojektowane z myślą o zakładach mięsnych. W szczególności chodzi o możliwość ważenia półtusz w linii technologicznej po uboju w drodze chłodzenia. Urządzenia tego typu bardzo często nazywane są wagami kolejkowymi. Półtusze umieszczane są na hakach, a następnie ważone statycznie na odcinku ważącym toru. Należy zwrócić uwagę na fakt, że wagi te można również instalować w innych miejscach układów kolejkowych i ciągów technologicznych. W sposób automatyczny zerowana jest masa pustego toru. Wagi kolejkowe wykonywane są w dwóch wersjach. Mogą być, w zależności od modelu, wyposażone w tor rurowy lub płaskownikowy. Wagi standardowo przewidują mierniki ZOT 3.7 z wyjściem RS-232. W przemyśle spożywczym ważna pozostaje odporność na działanie czynników zewnętrznych, a w szczególności wilgoci, stąd też istotną rolę odgrywa stopień ochrony IP 67.

Wagi hakowe z oferty firmy Progress Wagotronic wykonane są ze stali nierdzewnej. Stopień ochrony wynosi IP 67. Tym sposobem zyskuje się odporność chociażby na działanie wilgoci i pyłu. Jako cechy tego urządzenia wymienia się przede wszystkim duży wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Komfort użytkowania wagi poprawi podświetlenie wyświetlacza. W razie potrzeby zastosować można wyświetlacz z cyframi o wysokości 40 mm lub cyfry LED w kolorze czerwonym. Szekle górne są galwanizowane, podobnie jak obrotowy hak dolny. Rzecz jasna urządzenie ma odpowiednie zatwierdzenia wytrzymałościowe, a maksymalne obciążenie może osiągać do 6500 kg. Klawiatura jest wodoodporna. Istnieje możliwość konfiguracji opcji jako PEAK, uwzględniającej maksymalne wartości odczytowe oraz jako HOLD (blokowanie na wyświetlaczu wagi wyświetlanej). Pilot zdalnego sterowania umożliwia obsługę urządzenia z odległości do 8 m. Akumulator z hermetycznym zabezpieczeniem gwarantuje do 40 godzin pracy wagi. Kalibracja przeprowadzana jest w sposób cyfrowy za pomocą wbudowanej klawiatury. Oczywiście do procesu kalibracji konieczne są odpowiednie wzorce masy. Urządzenie może pracować w temperaturze pomiędzy -10°C a 40°C. W funkcjonalności miernika wagowego przewidziano filtr oraz automatyczny wyłącznik. Nominalne obciążenie wynosi 200%, a maksymalne przeciążenie nie powinno być większe niż 500%.

Wagosuszarkę MLB 50-3N z oferty firmy Omc Envag wyposażono w cyfry o wysokości 14 mm. Urządzenie na wyświetlaczu zachowuje ostatnią wartość pomiaru. W komplecie przewidziano 10 szalek aluminiowych. Kalibracja może być przeprowadzana z zewnątrz.

Użytkownicy wag podkreślają, że do najczęściej występujących usterek należy zaliczyć awarie układu mechanicznego. Sporadycznie wymienia się natomiast niedokładność. Producenci podają natomiast, że około 70 % awarii wag spowodowane jest usterkami w pracy czujników tensometrycznych.

Wagi odgrywają istotną rolę jako urządzenia technologiczne w ciągach produkcyjnych. Tym sposobem sprawdzają się one przy odważaniu surowców, a także pakowaniu wyrobów gotowych i dozowaniu. Wagi są niezastąpione na przykład w produkcji topników, czy też przy konfekcji blach stalowych. Są również fabryki, w których działy utrzymania ruchu samodzielnie instalują wagi, bazując na gotowych komponentach. Wynika z ankiety, że wagi przemysłowe są dobre i bezawaryjne. Cechują się małą awaryjnością i wysoką funkcjonalnością. Należy zwrócić uwagę, że wzrost wydatków na wagi w 2012 r. wzrośnie o od 10 do 15%.

Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej w grudniu 2011 r. wśród czytelników miesięcznika Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych. Oprócz tego przy tworzeniu raportu użyto informacji pochodzących od producentów i dostawców wag przemysłowych. Raport nie jest pełnym obrazem rynku.

Autor: Damian Żabicki