Dozajlamada Tartım Hassasiyeti Nasıl Artırılır?

 

Dozajlama Süreçlerinde Üretim Firelerini Önlemek İçin Tartım Hassasiyeti Nasıl Artırılır?

 

Rekabetin en üst seviyede olduğu modern endüstriyel tesislerde, hammadde alım maliyetleri toplam üretim giderlerinin açık ara en büyük kalemini (genellikle %60-%80 arasını) oluşturur. Gıda, ilaç, otomotiv veya plastik sektörlerindeki dozajlama sistemlerinde yaşanacak %1'lik bir tartım sapması veya hatası bile, yıllık üretim hacmi düşünüldüğünde yüz binlerce dolarlık hammadde firesine veya standart dışı ürün üretimine yol açabilir.

 

Bu nedenle, üretim hatlarına entegre edilen dozajlama sisteminin tartım hassasiyetini sadece cihazı satın alarak değil, fabrika ortamındaki çevresel ve elektriksel etkenleri izole ederek maksimize etmek hayati bir mühendislik görevidir. Peki, tartım hassasiyetini laboratuvar seviyelerine yaklaştırmak ve üretim firelerini sıfıra indirmek için otomasyon, mekanik ve tesisat anlamında hangi adımlar atılmalıdır?

 

Mekanik İzolasyon ve Ortam Titreşim (Vibrasyon) Kontrolü

 

 

Endüstriyel tartım sistemlerinin ve loadcell (yük hücresi) elemanlarının bir numaralı doğal düşmanı mekanik titreşimdir. Sistem şasesine direkt yansıyan yakındaki büyük bir kırıcının vuruntusu, yan koridordaki forklift trafiği veya hatta dozajlama ünitesinin kendi karıştırıcı (ajitatör) motorunun yarattığı vibrasyon, yük hücrelerine 'hayalet ağırlık' (ghost load) olarak yansır.

 

Anti-Vibrasyon Şase Tasarımları

 

Sürekli zıplayan bu parazit veriler PLC'nin PID hesaplamasını bozar. Bunu tamamen önlemek için dozajlama ünitesi kesinlikle doğrudan ana bina çelik platformuna rijit bağlanmamalı; bağımsız, ağır ve kalın etli şaseler üzerine, titreşim frekansını sönümleyen kauçuk veya yaylı anti-vibrasyon takozlarla (shock absorbers) monte edilmelidir. Ayrıca helezondan çıkan boruların sisteme rijit kaynakla değil, esnek bez körüklerle bağlanması şarttır.

 

Hata Kaynağı / Parazit Nedeni	Tartıma Etkisi ve Belirtisi	Kesin Çözüm ve İyileştirme Yöntemi
Mekanik Titreşim (Motor veya Fabrika Zemini)	Loadcell sinyalinde (mV/V) sürekli milisaniyelik dalgalanma	Anti-vibrasyon sönümleyici takozları, esnek bez körükler ve bağımsız ağır şase kullanımı
Elektriksel Gürültü (Elektromanyetik Parazit)	Analog indikatör sinyal okumasında ani büyük sapmalar ve kitlenmeler	Sıkı pano topraklaması, izole edilmiş topraklama çubuğu ve blendajlı (ekranlı) sensör kablo kullanımı
Hava Akımları ve Pozitif/Negatif Basınç	Bunker üzerinde vakum veya rüzgar sebebiyle sahte ağır/hafif yük oluşumu	Basınç dengeleme valfleri (breather valves) ve sisteme dışarıdan vuran fanların kapatılması

 

Elektriksel Parazitlerin Giderilmesi ve Temiz Pano Topraklaması

 

 

Özellikle PLC destekli yüksek teknolojili otomasyon sistemlerinde loadcell sensörlerinden gelen analog referans sinyalleri son derece zayıftır (genellikle 2-3 milivolt seviyesindedir). Endüstriyel motor panolarında çalışan yüksek güçlü motor sürücüleri (VFD / İnverter) veya büyük kontaktörlerin yaydığı elektromanyetik kirlilik (EMI / harmonikler), bu hassas analog sinyale doğrudan karışarak ekranda ağırlığın sebepsiz yere oynamasına sebep olur.

 

Sinyal Hattı ve Güç Hattının Ayrıştırılması

 

Motor panosu (MCC) tasarımında mükemmel bir yıldız topraklama yapılmazsa tartım hassasiyeti kökten bozulur. Sensör kablolarının (sinyal) kesinlikle yüksek akım taşıyan 3-fazlı güç kabloları ile aynı tava veya kanaldan (cable tray) yan yana çekilmemesi şarttır; aralarında mesafe bırakılmalı veya farklı hatlardan yönlendirilmelidir. Ayrıca loadcell çevirici modüllerinin PLC'ye en yakın mesafede, tercihen dijital haberleşme (Profinet/Modbus) ile veri aktaracak şekilde konumlandırılması kayıpları engeller.

 

Doğru Helezon Geometrisi ve Motor Sürücü Konfigürasyonu

 

Tartım hassasiyeti sadece elektronik olarak tartabilmekle değil, okunan değeri fiziksel olarak sisteme dökebilmekle, yani aktarım organını kontrol edebilmekle ilgilidir. Sürücü (inverter) frekansı son 100 gram kala iyice kısıldığında helezon çok düşük motor devirlerinde dahi tork kaybetmeden (bayılmadan) stabil dönebilmelidir.

 

Eğer helezonun vida adımı (pitch) veya boru çapı aktarılacak kapasiteye göre gereğinden büyük seçilmişse, vida çeyrek tur döndüğünde bile sistemden hedeflenenden çok daha büyük bir kütle lop halinde düşecek ve hassasiyet tamamen kaybolacaktır. Malzemenin akışkanlığına göre doğru helezon vida adımı seçimi, yazılımsal optimizasyon kadar kritik bir donanım zorunluluğudur.

 

Hassasiyeti Belirleyen Donanım	Hassasiyete Operasyonel Katkısı	Saha Kurulumunda Dikkat Edilmesi Gereken Kriter
Loadcell Dönüştürücü (Ağırlık Amplifikatörü)	Çok zayıf analog sinyali okuyup PLC için parazitsiz dijitale çevirir	Yüksek çözünürlüklü (en az 24-bit ADC) ve yüksek örnekleme hızlı modül seçilmelidir
Motor Sürücüsü (VFD/İnverter)	PID döngüsüne uygun olarak son gramlarda motor devrini mükemmel yavaşlatır	Düşük frekansta (Hz) çalışırken motor soğutmasına ve tork kaybına mutlaka dikkat edilmeli
Damla / Havada Kalan Mal (Free-fall) Kompanzasyonu	Helezon dursa bile o an havada düşmekte olan malın son ağırlığını önceden hesaplar	PLC yazılımında malzemenin fiziksel akış karakterine göre PID uçuş parametreleri iyi ayarlanmalı

 

Sıkça Sorulan Sorular

 

Fabrika ortamındaki uçuşan tozlar veya havalandırma boruları tartımı etkiler mi?

Evet, kesinlikle etkiler. Dozajlama bunkerine bağlı toz tutucu filtrelerin veya genel fabrika emiş fanlarının yarattığı negatif/pozitif basınç, loadcell yüzeyleri üzerinde vakum veya pres etkisi yaratarak tartımı gramlarca bozar. Sistem atmosfere açık şekilde dengelenmelidir.

 

İdeal endüstriyel koşullarda dozajlama hassasiyeti (toleransı) yüzde kaç olmalıdır?

Sektör ve malzeme bağımsız standartlara göre, iyi tasarlanmış ve kalibre edilmiş bir gravimetrik sistemin hata payı (hassasiyeti) hedef ağırlığın ±%0.5 ile ±%0.1'i arasında değişen çok dar bir tolerans aralığında olmalıdır.

 

Arıza durumunda Loadcell kablosu kesilip uzatılırsa hassasiyet düşer mi?

Standart analog loadcell kablolarında kabloyu kesip araya normal klemensle ek veya kablo uzatması yapmak, iç direnci (Ohm) değiştireceği için voltaj okumasını ve hassasiyeti derhal bozar. Eğer uzatma şartsa özel izolasyonlu 'Junction Box' (toplama kutusu) kullanılmalıdır.

 

Otomasyondaki serbest düşme (free fall / in-flight) hatası veya telafisi nedir?

Sistem helezonu kapattığı ve motor durduğu an, boğazdan çıkmış ama henüz kefeye düşmemiş, havada süzülen malzemenin varlığıdır. Bu mal kaba düştüğünde hedef ağırlık aşılır. Gelişmiş PLC yazılımları bu düşen malı önceden hesaplayıp motoru ona göre çok daha erken durdurarak bunu telafi eder.

 

Tesis içindeki mevsimsel sıcaklık değişimleri tartım hassasiyetini bozar mı?

Evet, aşırı sıcaklık farkları (örneğin gece-gündüz veya yaz-kış) termal genleşmeye neden olarak dozajlayıcının mekanik çelik şasesinde gerilime yol açabilir. Bu yüzden kaliteli loadcell sensörlerinin içinde 'sıcaklık kompanzasyon (temperature compensation)' devreleri donanımsal olarak bulunur.

 

Tartım indikatörlerinin ve loadcell'lerin periyodik kalibrasyonu kim tarafından, nasıl yapılmalıdır?

Tesisin bakım ekibi veya üretici firmanın sertifikalı teknisyenleri tarafından, belirli periyotlarla (örneğin 6 ayda bir) devlet standartlarına uygun izlenebilir M1 veya F1 sınıfı referans çelik ağırlıklar kullanılarak elektronik span ayarıyla yapılmalıdır.

 

Hassas tartım süreçlerinin endüstri bazlı kritik etkilerini görmek ve hammadde kontrolünü incelemek için  Dozajlama Cihazlarının Plastik Üretimindeki Rolü  yazımıza göz atabilirsiniz.

 

Fabrikanıza özel toz dozajlama sistemleri ve gerekli tüm teknik bilgiler için  Dozajlama Sistemleri  ürünümüzü inceleyebilirsiniz.