DE69814598T2

DE69814598T2 - Verfahren zur regelung des füllstandes eines pufferbehälters

Info

Publication number: DE69814598T2
Application number: DE69814598T
Authority: DE
Inventors: Tomas Skoglund
Original assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: DE69814598D1; CO4770084A1; AR011900A1; SE508884C2; AU6641998A; EP0965075A1; WO1998038556A1; US6311711B1; SE9700707D0; EP0965075B1; ATE240543T1; SE9700707L

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter, wobei der Behälter mit Leitungen für Zulauf F₁ bzw. Ablauf F₂ verbunden ist, wobei mein bei dem Verfahren den Zulauf F₁ in den Behälter regelmäßig misst und reguliert und den Produktfüllstand L im Behälter regelmäßig misst sowie Füllstandsstandardwerte anzeigt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Pufferbehälter gibt es regelmäßig bei verschiedenen Verfahrensindustrien, um zwischen den verschiedenen Teilen des Prozesses oder zwischen dem eigentlichen Prozess und zum Beispiel einer Vorbehandlung oder Endverpackung einen Abstand zu schaffen. Pufferbehälter sind so dimensioniert, dass sie in der Lage sind, ein Produkt zu empfangen, wenn es zwischen den verschiedenen Teilen des Prozesses oder in der Prozessumgebung zu einer Unterbrechung käme. Der Pufferbehälter soll Raum bieten, damit man zum Beispiel einen Teil des Prozesses regulieren kann, wenn ein anderer Teil im Prozess oder in der Prozessumgebung plötzlich anhielte oder den Durchfluss auf andere Weise änderte. Der Pufferbehälter sollte so bemessen sein, dass er das vor Durchführung der Regulierung erforderliche Produktvolumen aufnehmen kann. Des Weiteren muss der Pufferbehälter ein solch großes Produktvolumen aufnehmen, dass keine Gefahr besteht, dass er entleert wird, bevor die Regulierung durchgeführt werden kann. Wenn ein zu kleiner Pufferbehälter gewählt wird, kann das Produkt überlaufen und dadurch verloren gehen, oder der Behälter kann entleert werden und somit den Ablauf aufhalten oder stören. Gleichzeitig sollte der Pufferbehälter so klein wie möglich sein, da große Behälter teuer und sperrig sind.
Ein einfaches Verfahren zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter ist das sogenannte Ein-/Aus-Regelungsverfahren, bei dem der Füllstand dadurch geregelt wird, dass der Zulauf nach Bedarf gestartet oder unterbrochen wird. Dies ist oftmals ein ungeeignetes Verfahren, da es den Prozess unweigerlich unterbricht.
Bei einem anderen gebräuchlichen Verfahren zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter wird ein Behälter ausgewählt, der so groß ist, dass sich eine Normalposition für Produktfüllstand ungefähr in der Mitte des Behälters besfindet. Dann ist Raum sowohl für Regulierung nach oben als auch nach unten im Behälter vorhanden, und die Abmessungen des Behälters sind doppelt so groß wie der erforderliche Raum, um Zeit zur Regelung des Prozesses zu haben.
Außer der Tatsache, dass mit einem großen Behälter beträchtliche Gemeinkosten verbunden sind und dass er eine große Bodenfläche benötigt, nimmt er auch eine größere Produktmenge auf, wobei man Gefahr läuft, dass diese längere Zeit im Pufferbehälter verbleibt. Heutzutage sind viele Produkte in der Nahrungsmittelindustrie hochspezialisiert und teuer in der Herstellung, was einen weiteren Faktor für den Wunsch darstellt, einen möglichst kleinen Pufferbehälter einzusetzen.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter, wodurch ein Behälter eingesetzt werden kann, der nur halb so groß ist wie jene Behälter, die normalerweise als Pufferbehälter eingesetzt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Verfahren zuverlässig und verlässlich ist, so dass die Prozessqualität nicht gefährdetet wird.
LÖSUNG
Diese und andere Aufgaben sind gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht worden, dass das Verfahren der in der Einleitung beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet ist, dass der Füllstandsstandardwert für den Behälter (das heißt der Füllstands-Sollwert für den Behälter) hoch eingestellt wird, wenn der Ablauf F₂ aus dem Behälter gering ist, und niedrig eingestellt wird, wenn der Ablauf F₂ aus dem Behälter stark ist.
Bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind weiterhin die in den angehängten Unteransprüchen aufgeführten kennzeichnenden Merkmale verliehen worden.
KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNG
Nachfolgend wird nun eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschreiben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, in der
1 ein Flussdiagramm zeigt, in dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zeichnung zeigt einen Prozess 1, bei dem es sich um einen Mischprozess oder dergleichen handeln kann, bei dem große Genauigkeit erforderlich ist, um eine gleichmäßige Produktqualität aufrechtzuerhalten. Von dem Prozess 1 geht eine Leitung 2 mit dem Strom F₁ ab, wobei dieser Strom unter Verwendung eines herkömmlichen Durchflussmessers 3 regelmäßig gemessen wird. Der Strom F₁ muss so geregelt werden, dass er relativ langsam geändert wird, so dass der Prozess 1 nicht gestört wird.
Die Leitung 2 ist mit einem Pufferbehälter 4 verbunden, wobei der Strom F₁ den Strom F₁ in den Behälter 4 bildet. Im Behälter 4 wird der Füllstand L des enthaltenen Produkts mit Hilfe eines herkömmlichen Füllstandsmessers 5 regelmäßig gemessen. Der Behälter 4 ist weiterhin mit einer Leitung 6 für den Ablauf F₂ aus dem Behälter 4 verbunden.
Die Leitung 6 leitet das Produkt zur weiteren Behandlung, wie zum Beispiel zur Verpackung des Produkts, die in einer oder mehreren Füllmaschinen 7 durchgeführt werden kann, weiter. Die Bezugszahl 7 in 1 kann zum Beispiel auch einen Sterilisator symbolisieren.
Der Prozess 1 wird mit Hilfe einer SPS-Einheit 8 (speicherprogrammierbare Steuerung) gesteuert. Die SPS-Einheit 8 liest regelmäßig ein Signal 9 vom Durchflussmesser 3 ab. Die Messung des Füllstands im Behälter 4 liefert auch ein Eingangssignal 10 an die SPS-Einheit 8, die es regelmäßig abliest. Von der SPS-Einheit 8 werden ein oder mehrere Signale 11 an herkömmliche Steuerventile im Prozess 1 abgegeben, wo sie wiederum auf den Prozess 1 einwirken und ihn steuern.
Zur Aufrechterhaltung einer hohen Produktqualität besitzt das Verfahren 1 eine inhärente Trägheit, so dass ein Signal zur Strömungsänderung des Prozesses 1 nur so implementiert werden kann, dass der Prozess relativ langsam geändert wird. Nachbehandlung, die in 1 aus einer oder mehreren Füllmaschinen 7 besteht, kann fast sofort unabhängig von einander gestartet und angehalten werden.
Somit bildet der Pufferbehälter 4 den Abstand zwischen einerseits dem Prozess 1, der nur relativ langsam geregelt werden kann, und andererseits den Füllmaschinen 7, die wesentlich schnellere Anhalt- und Startfähigkeiten aufweisen. Der Strom F₁ in den Behälter 4 kann somit nur langsam geregelt werden, so dass der Prozess 1 nicht gestört wird. Der Strom F₂ aus dem Behälter 4 kann sich andererseits sehr schnell ändern. Aus den regelmäßig gemessenen Werten des Stroms F₁ und des Füllstands L wird der Strom F₂ berechnet. Sämtliche Regelung des Stroms F₁ strebt danach, die Situation zu erreichen, in der die beiden Ströme F₁ und F₂ gleich sein sollen.
Der Füllstand L des Produkts im Behälter 4 wird zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Standardwerts (das heißt Füllstands-Sollwerts) des Füllstands L eingesetzt. Die Standardwerte werden so berechnet und angezeigt, dass, wenn der Ablauf F₂ aus dem Behälter 4 gering ist, der Standardwert hoch ist, da die größte Änderung, die stattfinden kann darin besteht, dass sich der Ablauf F₂ verstärkt und dadurch der Bedarf nach einem großen Puffervolumen erhöht, bevor der Zulauf F₁ Zeit hatte, sich zu verstärken. Umgekehrt wird der Standardwert so angezeigt, dass er niedrig ist, wenn der Ablauf F₂ stark ist, da die größte Änderung, die in dieser Situation stattfinden kann, darin besteht, dass der Ablauf F₂ verringert wird.
Die Füllstandsstandardwerte sollten zwischen 9 und 95% des zur Verfügung stehenden Volumens des Behälters 4 betragen. Durch das den größeren Teil des Volumens des Pufferbehälters betragende Regelungsvolumen ist es somit möglich, den Pufferbehälter 4 auf ein Volumen zu bemessen, das ungefähr die Hälfte herkömmlich berechneter Pufferbehälter 4 beträgt.
Die Messungen des Zulaufs F₁ und des Füllstands L des Behälters erfolgen regelmäßig 1–60-mal pro Minute. Eine geeignete regelmäßige Messung könnte 4-mal pro Minute erfolgen, was allgemein ausreichend Zeit zur Verfügung stellt, den Zulauf F₁ in den Behälter 4 regulieren zu können, wenn sich der Ablauf F₂ plötzlich ändern sollte.
Das oben beschriebene Verfahren zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter 4 kann auch bei Systemen eingesetzt werden, bei denen ein Prozess 1 stromabwärts vorliegt, der leicht auf schnelle Flussänderungen anspricht, die stromaufwärts im System auftreten können.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich geworden ist, realisiert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Regelung des Füllstands in einem Pufferbehälter 4, das unter Aufrechterhaltung der Qualität des Prozesses 1 schnell und zuverlässig durchgeführt werden kann. Des Weiteren gestattet das Verfahren eine Verringerung des Volumens des Pufferbehälters 4 auf die Hälfte des durch herkömmliche Verfahren erforderlichen Volumens.

Claims

Verfahren zur Regelung des Füllstandes in einem Pufferbehälter (4) auf einen Füllstands-Sollwert, wobei der Behälter (4) mit Leitungen (2, 6) für Zulauf F₁ bzw. Ablauf F₂ verbunden ist, bei dem man den Zulauf F₁ in den Behälter (4) regelmäßig misst und reguliert und den Produktfüllstand L im Behälter (4) regelmäßig misst, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstands-Sollwert für den Behälter (4) hoch eingestellt wird, wenn der Ablauf F₂ aus dem Behälter (4) gering ist, und niedrig eingestellt wird, wenn der Ablauf F₂ aus dem Behälter (4) stark ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstands-Sollwert zwischen 5 und 95% des Volumens des Behälters (4) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die regelmäßigen Messungen des Zulaufs F₁ und des Füllstands L 1–60-mal pro Minute erfolgen.