kontinuÁlny monitoring chemickÝch produktov …

10
217 KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV ULTRAZVUKOVÝM PRIETOKOMEROM SO SIMULTÁNNYM ROZLIŠOVANÍM DRUHU MÉDIA A SLEDOVANÍM PROCESNÉHO PRIETOKU Jan ILKO - Thomas SOMMER - Dieter PIETRUCHA CONTINUOUS MONITORING OF CHEMICAL PRODUCTS BY ULTRASONIC FLOW METER WITH SIMULTANEOUS DIFFERENTIATION OF THE MEDIUM TYPE AND PROCESS FLOW MEASUREMENT KONTINUIERLICHE ÜBERWACHUNG CHEMISCHER PRODUKTE MIT EINEM ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSER BEI GLEICHZEITIGER UNTERSCHEIDUNG VON MEDIENTYP UND PROZESSFLUSSMESSUNG ABSTRAKT Štúdia popisuje využitie ultrazvukového monitora prietoku pod typovým označením PIOX S a PIOX ID na určovanie druhu média v technológii chemiského priemyslu. Systém slúži ako monitorovací aj bezpečnostný prvok na výstupe chemickej výroby, pomocou ktorého sú v prípade zámeny či zmene kvalitatívnych parametrov procesného média blokované pumpy, ventily alebo iné zariadenia technologického procesu aby sa zamedzilo možným ohrozeniam a rizikám. Súčasne umožňuje presne merať prietok, teplotu a druh média. KĽÚČOVÉ SLOVÁ: Technológia, chemický priemysel, diferenciácia média, ultrazvuk. ABSTRACT The study describes the use of an ultrasonic flow monitor type of designation PIOX S and PIOX ID to determine the type of media in chemical industry and technology. The system works as a monitoring and safety element at the output of a chemical production, by means of which pumps, valves or other equipment of the technological process are blocked in case of replacement or change of qualitative parameters of the process medium in order to avoid possible threats and risks. At the same time it allows to accurately measure flow rate, temperature and define and distinguish the medium. KEY WORDS: Technology, chemical industry, media differentiation, ultrasound. ABSTRAKT Die Studie beschreibt die Verwendung eines Ultraschall-Durchflussmonitors unter der Modelbezeichnung PIOX S und PIOX ID, um den Medientyp in der chemischen Industrie und Technologie zu bestimmen. Das System dient als Überwachungs- und Sicherheitselement am Ausgang der chemischen Produktion, durch die Pumpen, Ventile oder andere Geräte des technologischen Prozesses im Falle eines Austauschs oder einer Änderung der qualitativen Parameter des Prozessmediums blockiert werden, um dies zu vermeiden mögliche Bedrohungen und Risiken. Gleichzeitig können Durchflussrate und Temperatur genau gemessen und das Medium definiert und unterschieden werden. SCHLÜSSELWÖRTER: Technologie, Chemische Industrie, Mediendifferenzierung, Ultraschall.

Upload: others

Post on 30-Jul-2022

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

217

KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV ULTRAZVUKOVÝM PRIETOKOMEROM SO SIMULTÁNNYM

ROZLIŠOVANÍM DRUHU MÉDIA A SLEDOVANÍM PROCESNÉHO PRIETOKU

Jan ILKO - Thomas SOMMER - Dieter PIETRUCHA

CONTINUOUS MONITORING OF CHEMICAL PRODUCTS BY ULTRASONIC FLOW METER WITH SIMULTANEOUS

DIFFERENTIATION OF THE MEDIUM TYPE AND PROCESS FLOW MEASUREMENT

KONTINUIERLICHE ÜBERWACHUNG CHEMISCHER PRODUKTE

MIT EINEM ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSER BEI GLEICHZEITIGER UNTERSCHEIDUNG VON MEDIENTYP UND

PROZESSFLUSSMESSUNG

ABSTRAKT Štúdia popisuje využitie ultrazvukového monitora prietoku pod typovým označením PIOX S a PIOX ID na určovanie druhu média v technológii chemiského priemyslu. Systém slúži ako monitorovací aj bezpečnostný prvok na výstupe chemickej výroby, pomocou ktorého sú v prípade zámeny či zmene kvalitatívnych parametrov procesného média blokované pumpy, ventily alebo iné zariadenia technologického procesu aby sa zamedzilo možným ohrozeniam a rizikám. Súčasne umožňuje presne merať prietok, teplotu a druh média. KĽÚČOVÉ SLOVÁ: Technológia, chemický priemysel, diferenciácia média, ultrazvuk.

ABSTRACT The study describes the use of an ultrasonic flow monitor type of designation PIOX S and PIOX ID to determine the type of media in chemical industry and technology. The system works as a monitoring and safety element at the output of a chemical production, by means of which pumps, valves or other equipment of the technological process are blocked in case of replacement or change of qualitative parameters of the process medium in order to avoid possible threats and risks. At the same time it allows to accurately measure flow rate, temperature and define and distinguish the medium. KEY WORDS: Technology, chemical industry, media differentiation, ultrasound.

ABSTRAKT

Die Studie beschreibt die Verwendung eines Ultraschall-Durchflussmonitors unter der Modelbezeichnung PIOX S und PIOX ID, um den Medientyp in der chemischen Industrie und Technologie zu bestimmen. Das System dient als Überwachungs- und Sicherheitselement am Ausgang der chemischen Produktion, durch die Pumpen, Ventile oder andere Geräte des technologischen Prozesses im Falle eines Austauschs oder einer Änderung der qualitativen Parameter des Prozessmediums blockiert werden, um dies zu vermeiden mögliche Bedrohungen und Risiken. Gleichzeitig können Durchflussrate und Temperatur genau gemessen und das Medium definiert und unterschieden werden. SCHLÜSSELWÖRTER: Technologie, Chemische Industrie, Mediendifferenzierung, Ultraschall.

Page 2: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

218

Úvod

Žieraviny sú látky, ktoré môžu chemicky narúšať povrchy materiálov alebo exponované telesné tkanivá.Pôsobia deštruktívne pre pokožku, oči, dýchacie cesty, zažívací trakt. V závislosti od konkrétneho žieravého materiálu môžu byť nebezpečné aj iným spôsobom. V oblasti chemickej výroby je prítomnosť takýchto látok vnútri technologických procesov ale aj mimo nich. V snahe zabezpečiť čo najvyššiu mieru bezpečnosti a spoľahlivosti sa v oblasti chemickej technológie stále častejšie vyzdvihuje nasadenie neinvazívnych meracích zariadení a senzorov, čo v dnešnej dobe technologický pokrok a inovácie stále viac umožňujú. Nebezpečné látky v priemysle

Podľa nariadení WHS je nebezpečná chemická látka akákoľvek látka, zmes alebo výrobok, ktorý spĺňa kritériá jednej alebo viacerých tried nebezpečnosti globálne harmonizovaného systému klasifikácie a označovania chemikálií (GHS), vrátane klasifikácie v zozname 6 predpisov WHS.1Formy nebezpečných látok sa všeobecne označujú ako pevné látky, kvapaliny alebo plyny, ktoré môžu potenciálne poškodiť životné prostredie a okolité organizmy.2Väčšina žieravín sú kyseliny alebo zásady. Bežné kyseliny zahŕňajú kyselinu chlorovodíkovú, kyselinu sírovú, kyselinu dusičnú, kyselinu chrómovú, kyselinu octovú a kyselinu fluorovodíkovú. Bežnými zásadami sú hydroxid amónny, hydroxid draselný a hydroxid sodný.3V súčasnosti sa používajú tisíce rôznych nebezpečných látok. OSN zaraďuje nebezpečné látky do deviatich tried podľa svojich fyzikálnych, chemických a jadrových vlastností: výbušniny a pyrotechnika, horľavéplyny a horľavé kvapaliny, horľavé a nebezpečné látky za mokra, oxidačné činidlá a organické peroxidy, jedovaté a infekčné materiály, rádioaktívne materiály, žieravé materiály (kyslé alebo zásadité) a rôzne nebezpečný tovar, napríklad nebezpečný odpad.4Transport nebezpečných materiálov je dôležitým strategickým a taktickým rozhodovacím problémom.5Existuje množstvo technických opatrení, ktoré možno použiť na zabránenie chemickým rizikám pri zdroji a/alebo na zníženie expozície personálu.6Množstvo prístrojov určených na inštaláciu do procesu7tzv. in-situ prístrojovje nasadených v technologckých procesoch. V tejto súvislosti invazívnosť znamená vloženie snímacej jednotky do skúmaného média.8Tento druh prístrojov predstavuje bezpečnostné riziko pre perzonál a aj finančné straty spojené s výpadkom technológie, či už ide o poruchu, údržbu alebo opravuna zariadení. Kvalitatívne meranie nebezpečných látok 1AUSTRALIA, Safe Work Australia. Managing risks of hazardous chemicals in the workplace. Codes of Practice. Canberra: Safe Work Australia, 2012. ISBN 978-0-642-78335-6. 2KABAK, Mehmet; KESKIN, İbrahim. Hazardous materials warehouse selection based on GIS and MCDM. Arabian Journal for Science and Engineering, 2018, 43.6: 3269-3278 - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13369-018-3063-z 3Canadian Centre for Occupational Health & Safety. Corrosive Materials - Hazards. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/corrosive/corrosiv.html 4ERKUT, Erhan; TJANDRA, Stevanus A.; VERTER, Vedat. Hazardous materials transportation. Handbooks in operations research and management science, 2007, 14: 539-621.ISBN:9780444513465. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927050706140098 5ERKUT, Erhan; VERTER, Vedat. Modeling of transport risk for hazardous materials. Operations research, 1998, 46.5: 625-642.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://pubsonline.informs.org/doi/abs/10.1287/opre.46.5.625 6Chemical Engineering, IIT Bombay. Chemical Hazard Control: Technical Measures. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.che.iitb.ac.in/online/research/health-safety-and-environment-hse/hse-plan-a-guide-laboratory-hazards-and-practices/chemic-0 7VELAMOOR, Sesh; MESTERTON, Kai P. Acoustic transducer for level measurement in corrosive chemical environments. U.S. Patent No 5,550,790, 1996.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US5550790A/en 8ECKERT, Sven; CRAMER, Andreas; GERBETH, Gunter. Velocity measurement techniques for liquid metal flows. Magnetohydrodynamics. Springer, Dordrecht, 2007. p. 275-294.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4020-4833-3_17

Page 3: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

219

Nebezpečné chemické nehody sú naďalej predmetom závažných obáv. Existuje však nedostatok

praktických opatrení týkajúcich sa núdzového riadenia úniku nebezpečných chemikálií.9Nepretržité monitorovanie procesu v plynných, kvapalných alebo roztavených médiách je základnou požiadavkou na riadenie procesu. Predmetom záujmu sú okrem teploty a tlaku aj ďalšie procesné parametre, ako sú hladina, prietok, koncentrácia a premena média.10

Ultrazvuk s nízkou intenzitou je nedeštruktívna technika, ktorá poskytuje informácie o fyzikálno-

chemických vlastnostiach média, ako sú zloženie, štruktúra, fyzikálny stav a rýchlosť toku.11Ultrazvuková technológia sa rýchlo vyvíja vďaka významnému vývoju merania prietoku v nepretržitom priemyselnom procese. Je to široko používaná technológia spomedzi bezkontaktných typov merania prietoku pre jeho vysoké rozlíšenie, nízku tlakovú stratu a menšie rušenie. Ultrazvukové prietokomery sa dostali do popredia, hlavne vďaka možnostiam merania pri transporte zemného plynu, presnom meraní prietoku kalov a nečistôt, a pracujú v širokej škále nominálnych priemerov potrubia.12Táto metóda umožňuje merať okamžitý rýchlostný profil pozdĺž meracieho potrubia.13Meria rýchlosť prúdiacej tekutiny meraním rozdielu času potrebného na to, aby ultrazvukový signál prešiel najskôr proti prúdu a potom po prúde v tekutine. V každom smere prístroj vypočíta čas potrebný na prijatie paketu ultrazvukových vĺn emitovaného jedným ultrazvukovým transducerom k druhému.14Meranie prietoku je jedným z najväčších segmentov trhu priemyselného merania a inštrumentácie. Odvetvia, v ktorých prevláda meranie prietoku sú petrochémia, chemický priemysel, buničina, papierenstvo, potravinárstvo, baníctvo a minerály.15

Každá chemická zlúčenina má inú rýchlosť šírenia zvuku.16Merací systém PIOX S, zložený

z kontrolnej jednotky a dvojice upínacích prevodníkov, meria presne rýchlosť zvuku média na základe merania času prechoduultrazvuku medzi týmito dvoma transducermi. Tie sú namontované na vonkajšej strane potrubia. Pretože nie sú v kontakte s médiom, systém je ideálny na meranie chemicky agresívnych, korozívnych, abrazívnych alebo ultračistých médií.PIOX S sa môže použiť na stanovenie koncentrácie vysoko čistej kyseliny sírovej, fluorovodíkovej, dusičnej alebo dokonca amoniaku. Vďaka clamp-on technológii je pripojenie k existujúcim potrubiam veľmi jednoduché a dá sa vykonať bez zásahu do potrubia a bez prerušenia technologického procesu.17Príklad použitia je meranie koncentrácie kyseliny sírovej.

Kontinuálne meranie koncentrácie kyseliny sírovej alebo olea je založené na skutočnosti, že so zmenou koncentrácie sa budú meniť fyzikálne vlastnosti média. Vlastnosti ako vodivosť, index lomu a rýchlosť zvuku sa zvyčajne používajú na meranie koncentrácií kyseliny sírovej alebo oleja. Odporúčané metódy merania v celom rozsahu kyseliny sírovej a sú vodivosť, refraktometria 9SI, Hu; JI, Hong; ZENG, Xiaohong. Quantitative risk assessment model of hazardous chemicals leakage and application. Safety science, 2012, 50.7: 1452-1461.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092575351200029X 10HAUPTMANN, Peter; HOPPE, Niels; PÜTTMER, Alf. Application of ultrasonic sensors in the process industry. Measurement Science and Technology, 2002, 13.8: R73. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/13/8/201/meta 11MCCLEMENTS, D. Julian. Advances in the application of ultrasound in food analysis and processing. Trends in Food Science & Technology, 1995, 6.9: 293-299.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924224400891396 12RAJITA, G.; MANDAL, Nirupama. Review on transit time ultrasonic flowmeter. 2016 2nd International Conference on Control, Instrumentation, Energy & Communication (CIEC). IEEE, 2016. p. 88-92. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7513740 13KIKURA, H.; YAMANAKA, G.; ARITOMI, M. Effect of measurement volume size on turbulent flow measurement using ultrasonic Doppler method. Experiments in Fluids, 2004, 36.1: 187-196. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00348-003-0694-x 14BRAATHEN, Colin Walter, et al. Digital speed determination in ultrasonic flow measurements. U.S. Patent No 6,305,233, 2001. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US6305233B1/en 15GYSLING, Daniel L.; BRYANT, Rebecca M.; WINSTON, Charles R. Flow rate measurement for industrial sensing applications using unsteady pressures. U.S. Patent No 6,889,562, 2005. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US6889562B2/en 16KARL DEUTSCH. Special probe for liquids. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.karldeutsch.de/KD_ECHOMETER_1076K_EN_M1.html 17FLEXIM. Mass Flow, Density and Concentration Measurement without media contact. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/en/products/concentration-density-and-mass-flowmeters/piox-s

Page 4: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

220

a rýchlosť zvuku.18Konduktometria je meranie elektrolytickej vodivosti na sledovanie chemickej reakcie. Konduktometria má významné uplatnenie v analytickej chémii, kde je štandardnou technikou vodivostná titrácia.19 V prípade kyseliny sírovej sa vodivosť mení tak, že pre danú vodivosť môže existovať viac ako jedna hodnota koncentrácie. Preto je vodivosť nevhodná na meranie v celom rozsahu koncentrácie kyseliny. Vodivosť sa však môže použiť tam, kde sa koncentrácia bude meniť v malom rozsahu a kde rozsah nepresiahne jeden z vrcholov alebo údolí vodivostnej krivky.20To otvára cestu k využitiu výhod refraktometrie pre rýchle a ľahké meranie koncentrácie kyselín a zásad.21V bežnej praxi je využívaná okrem refraktometrie aj rýchlosť zvuku.

Zavedenie merania prietoku cez transit time prinieslo pokrok v technológii.22Procesná analýza pomocou ultrazvuku je inovatívna metóda na analýzu koncentrácie tekutín. Výhoda merania s clamp-on senzormi spočíva v jeho neinvazívnosti. Okrem toho je systém schopný presného a spoľahlivého hmotnostného merania prietoku.23

Porovnanie merania refraktometrom a ultrazvukovým prietokomerom je ukázané na príklade kyseliny sírovej na obr. 2 a obr. 3.

Obr. 1Meranie hmotnostného toku, koncentrácie a hustoty kyseliny sírovej.24

18LOUIE, Douglas K. Handbook of sulphuric acid manufacturing. DKL Engineering, Inc., 2005. ISBN-10: 0973899204, ISBN-13: 978-0973899207 19 Conductometric titration. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.google.sk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=11&ved=2ahUKEwiItP6xy-fnAhUWhlwKHTG3ADIQFjAKegQIChAB&url=https%3A%2F%2Fsshs.ecboe.org%2FUserFiles%2FServers%2FServer_26684%2FFile%2FFREEMAN%2FAP%2520Chemistry%2FStoichiometry%2F02%2520BaOH2%2520and%2520H2SO4%2520conductimetric%2520titration%2520STUDENT.pdf&usg=AOvVaw3r51abkwegFYttnNdBeZ89 20SULPHURIC ACID ON THE WEB. Instrumentation - Acid Concentration. 2017. - [on-line] Dostupné na internete - URL: http://www.sulphuric-acid.com/techmanual/Instrumentation/instr_acidconc.htm 21Labmate. A New Approach – Concentration Measurement of Bases and Acids using a Refractometer. 2019. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.labmate-online.com/article/laboratory-products/3/anton-paar/a-new-approach-ndash-concentration-measurement-of-bases-and-acids-using-a-refractometer/2646 22CRABTREE, Michael Anthony. Industrial flow measurement. 2009. PhD Thesis. University of Huddersfield. - [on-line] Dostupné na internete - URL: http://eprints.hud.ac.uk/5098/1/ 23FLEXIM. PIOX - Model S - Ultrasonic Concentration Analysis. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.environmental-expert.com/products/piox-model-s-ultrasonic-concentration-analysis-204699 24FLEXIM. Sulphuric Acid Mass Flow, Concentration & Density Meter. Non-invasive Mass Flow, Concentration and Density Measurement of strong Sulphuric Acid and Oleum. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/nl/apparaten/concentration-density-and-mass-flowmeters/piox-s721-sa

Page 5: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

221

Obr. 2 Krivky závislosti indexu refrakcie pri vybraných teplotách kyseliny sírovej.25

Princíp merania je založený na vysielaní lúča svetla s jednou vlnovou dĺžkou cez merací hranol,

ktorý je v kontakte so vzorkou. V závislosti od rozdielu indexov lomu medzi roztokom kyseliny sírovej a hranolom je svetlo čiastočne lomené a odrážané alebo úplne odrážané. Kritický uhol celkového odrazu sa stanoví zmeraním intenzity odrazeného svetla na poli CCD a získa sa index lomu.26 Z grafu je zrejmé, že vysoká presnosť je zaručená do koncentrácie okolo 85 %. Nad 90 % je strmosťopäťdobrá, avšakklesá a pokiaľnie je zrejmé, čimeriamenad 90 % koncentráciealebo pod, môžedôjsť k chybnejinterpretáciikoncentrácie.

Ultrazvuknámposkytujevysokúpresnosťmeraniapráveprikoncentráciachnad 75 %, ako je vidno z

obr. 3.

Obr. 3 Krivky závislosti rýchlosti zvuku pri vybraných teplotách kyseliny sírovej.27

25PIOX R - Measuring value curves Fluids / Messwertkurven von Flüssigkeiten. Interný dokument firmy Flexim GmbH. 26MANUFACTURING CHEMIST. Quick and easy determination of sulfuric acid content.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.manufacturingchemist.com/news/article_page/Quick_and_easy_determination_of_sulfuric_acid_content/110585 27PIOX S - Measuring value curves Fluids / Messwertkurven von Flüssigkeiten. Interný dokument firmy Flexim GmbH.

Page 6: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

222

Meracia zostava PIOX S

Pretože ultrazvukové prevodníky sú jednoducho pripevnené k vonkajšej časti potrubia a neprichádzajú do styku s agresívnym médiom, nie sú vystavené oteru alebo korózii a nikdy nemôžu predstavovať riziko úniku. Pretože hustota média sa môže vypočítať z nameraných úrovní koncentrácie a teploty (tlak, ak je to potrebné), PIOX S umožňuje aj monitorovanie hmotnostného prietoku faktorovaním nameraných objemových prietokov.28Monitor koncentrácie PIOX S poskytuje popri samotnom meraní aj ukladanie a vizalizáciu dát pomocou trendov, ako je ukázané na obr. 4.

Obr. 4 Vizualizácia nameraných dát programom FluxDiag.

Osadenie meracích senzorov v praxi je zobrazené na obr. 5. Senzory majú vonkajší odnímateľný

kryt, ktorý chráni pred mechanickými vplyvmi a pred znečistením.

28JWF. Flow and Concentration Measurement of Nitric Acid. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.jwfltd.com/jwf-insights/product-news/flow-and-concentration-measurement-of-nitric-acid/

Page 7: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

223

Obr. 5 Osadené senzory monitora PIOX S v technológii.29

Vyhodnocovacia jednotka F721 poskytuje škálu komunikačných rozhraní, vďaka ktorým je možné ďalšie spracovanie dát. Využitie týchto prístrojov má svoje miesto aj vo vedeckej oblasti. Pre ďalší výskum sa predpokladá integrácia ultrazvukových monitorov do komplexnejších systémov a vzhľadom na preukázanú spoľahlivosť, modulárnosť, rozmery a primeranú cenu je uvažované spriahnutie s riadiacim systémom UniPi.

Primárne určenie riadiacich jednotiek Axon v rámci smarthome je pre firmy, ktoré tieto systémy montujú a integrujú. Preto aj integrácia hardvéru a vývoj riadiaceho softvéru je oveľa náročnejší, než pri moduloch založených na Raspberry Pi a podobných mikrokontrolérových prototypových doskách. Základnú softvérovú výbavu tvorí predinštalovaný systém Mervis, ktorý je možné manuálne preinštalovať.30Kontroléry Axon sú založené na priemyselnom počítači so štvorjadrovým ARM procesorom a 1 GB RAM, čo im zaisťuje vysoký výpočtový výkon a krátku dobu odozvy. Komponenty jednotky sú chránené odolným hliníkovým šasi s krytím IP20, ktoré zároveň funguje aj ako pasívny chladič. Vďaka tomu sú Axon nielen odolné voči pôsobeniu okolitých vplyvov, ale takisto disponujú aj rozšíreným rozsahom prevádzkových teplôt až do +70 ° C. Každá doska má vstupy a výstupy a je navyše vybavená vlastným mikroprocesorom, ktorý v prípade zlyhania výpočtového modulu či softvérovej chyby udržiava základné funkcie vstupov a výstupov a zabraňuje tak zlyhanie celej technológie.31 Kontroléry rady AXON sú na obr. 6.

29FLEXIM. Mass Flow, Density and Concentration Measurement without media contact. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/sites/default/files/bupioxs_ar-201802-kem-one_vario-c_4.jpg 30NETECH. IoT prakticky - UniPi Axon S105, riadiaca jednotka na pokročilú domácu a malú priemyselnú automatizáciu.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky---UniPi-Axon-S105--riadiaca-jednotka-na-pokrocilu-domacu-a-malu-priemyselnu-automatizaciu 31TYBINFO. Redundance a vysoká spolehlivost kontrolérů. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://elektro.tzb-info.cz/informacni-a-telekomunikacni-technologie/19666-jak-pomaha-ridici-system-unipi-technology-ekologickemu-provozu-noveho-datacentra-v-brne

Page 8: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

224

Obr. 6 Riadiace jednotky AXON firmy UniPi.32

Záver

Ultrazvukové monitory koncentrácie majú pre svoju bezpečnosť a flexibilitu uplatnenie v širokom priemysle, najmä však v oblasti chemickej výroby. V praxi sa ukázalo, že sa jedná o vysoko spoľahlivé zariadenia schopné prevádzky aj v náročných podmienkach, ktoré sú v chemickom priemysle bežné. Samotné prístroje poskytujú viac výstupných údajov ako sú primárne určené. Svoje miesto zastávajú aj vo výskumnej a vedeckej oblasti ako na profesionálnom tak aj akademickom poli. Vzhľadom na kompaktnosť týchto prístrojov sú vypracované plány využitia v súčinnosti s inými meracími zariadeniami a procesnými monitormi spolu s riadiacimi jednotkami pre vytvorenie nových funkčných celkov pre prínos v rámci chemickej výroby a aj iných technologických procesov a oblastí. ZOZNAM BIBLIOGRAFICKÝCH ODKAZOV AUSTRALIA, Safe Work Australia. Managing risks of hazardous chemicals in the workplace. Codes of

Practice. Canberra: Safe Work Australia, 2012. ISBN 978-0-642-78335-6. BRAATHEN, Colin Walter, et al. Digital speed determination in ultrasonic flow measurements. U.S. Patent No

6,305,233, 2001. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US6305233B1/en

Canadian Centre for Occupational Health & Safety. Corrosive Materials - Hazards. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/corrosive/corrosiv.html

32UNIPI TECHNOLOGY. Unipi Axon. Základní hardwarová charakteristika. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.unipi.technology/cs/produkty/unipi-axon-135?categoryId=13&categorySlug=unipi-axon

Page 9: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

225

Conductometric titration. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.google.sk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=11&ved=2ahUKEwiItP6xy-fnAhUWhlwKHTG3ADIQFjAKegQIChAB&url=https%3A%2F%2Fsshs.ecboe.org%2FUserFiles%2FServers%2FServer_26684%2FFile%2FFREEMAN%2FAP%2520Chemistry%2FStoichiometry%2F02%2520BaOH2%2520and%2520H2SO4%2520conductimetric%2520titration%2520STUDENT.pdf&usg=AOvVaw3r51abkwegFYttnNdBeZ89

CRABTREE, Michael Anthony. Industrial flow measurement. 2009. PhD Thesis. University of Huddersfield. - [on-line] Dostupné na internete - URL: http://eprints.hud.ac.uk/5098/1/

ECKERT, Sven; CRAMER, Andreas; GERBETH, Gunter. Velocity measurement techniques for liquid metal flows. Magnetohydrodynamics. Springer, Dordrecht, 2007. p. 275-294.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4020-4833-3_17

ERKUT, Erhan; TJANDRA, Stevanus A.; VERTER, Vedat. Hazardous materials transportation. Handbooks in operations research and management science, 2007, 14: 539-621.ISBN:9780444513465. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927050706140098

ERKUT, Erhan; VERTER, Vedat. Modeling of transport risk for hazardous materials. Operations research, 1998, 46.5: 625-642.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://pubsonline.informs.org/doi/abs/10.1287/opre.46.5.625

Flexim. Mass Flow, Density and Concentration Measurement without media contact. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/en/products/concentration-density-and-mass-flowmeters/piox-s

Flexim. Mass Flow, Density and Concentration Measurement without media contact. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/sites/default/files/bupioxs_ar-201802-kem-one_vario-c_4.jpg

Flexim. PIOX - Model S - Ultrasonic Concentration Analysis. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.environmental-expert.com/products/piox-model-s-ultrasonic-concentration-analysis-204699

Flexim. Sulphuric Acid Mass Flow, Concentration & Density Meter. Non-invasive Mass Flow, Concentration and Density Measurement of strong Sulphuric Acid and Oleum. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.flexim.com/nl/apparaten/concentration-density-and-mass-flowmeters/piox-s721-sa

GYSLING, Daniel L.; BRYANT, Rebecca M.; WINSTON, Charles R. Flow rate measurement for industrial sensing applications using unsteady pressures. U.S. Patent No 6,889,562, 2005. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US6889562B2/en

HAUPTMANN, Peter; HOPPE, Niels; PÜTTMER, Alf. Application of ultrasonic sensors in the process industry. Measurement Science and Technology, 2002, 13.8: R73. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/13/8/201/meta

Chemical Engineering, IIT Bombay. Chemical Hazard Control: Technical Measures. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.che.iitb.ac.in/online/research/health-safety-and-environment-hse/hse-plan-a-guide-laboratory-hazards-and-practices/chemic-0

JWF. Flow and Concentration Measurement of Nitric Acid. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.jwfltd.com/jwf-insights/product-news/flow-and-concentration-measurement-of-nitric-acid/

KABAK, Mehmet; KESKIN, İbrahim. Hazardous materials warehouse selection based on GIS and MCDM. Arabian Journal for Science and Engineering, 2018, 43.6: 3269-3278 - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13369-018-3063-z

Karl Deutsch. Special probe for liquids. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.karldeutsch.de/KD_ECHOMETER_1076K_EN_M1.html

KIKURA, H.; YAMANAKA, G.; ARITOMI, M. Effect of measurement volume size on turbulent flow measurement using ultrasonic Doppler method. Experiments in Fluids, 2004, 36.1: 187-196. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00348-003-0694-x

Labmate. A New Approach – Concentration Measurement of Bases and Acids using a Refractometer. 2019. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.labmate-online.com/article/laboratory-products/3/anton-paar/a-new-approach-ndash-concentration-measurement-of-bases-and-acids-using-a-refractometer/2646

LOUIE, Douglas K. Handbook of sulphuric acid manufacturing. DKL Engineering, Inc., 2005. ISBN-10: 0973899204, ISBN-13: 978-0973899207

Manufacturing Chemist. Quick and easy determination of sulfuric acid content.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.manufacturingchemist.com/news/article_page/Quick_and_easy_determination_of_sulfuric_acid_content/110585

Page 10: KONTINUÁLNY MONITORING CHEMICKÝCH PRODUKTOV …

226

MCCLEMENTS, D. Julian. Advances in the application of ultrasound in food analysis and processing. Trends in Food Science & Technology, 1995, 6.9: 293-299.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924224400891396

Netech. IoT prakticky - UniPi Axon S105, riadiaca jednotka na pokročilú domácu a malú priemyselnú automatizáciu.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky---UniPi-Axon-S105--riadiaca-jednotka-na-pokrocilu-domacu-a-malu-priemyselnu-automatizaciu

PIOX R - Measuring value curves Fluids / Messwertkurven von Flüssigkeiten. Interný dokument firmy Flexim GmbH.

PIOX S - Measuring value curves Fluids / Messwertkurven von Flüssigkeiten. Interný dokument firmy Flexim GmbH.

RAJITA, G.; MANDAL, Nirupama. Review on transit time ultrasonic flowmeter. 2016 2nd International Conference on Control, Instrumentation, Energy & Communication (CIEC). IEEE, 2016. p. 88-92. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7513740

SI, Hu; JI, Hong; ZENG, Xiaohong. Quantitative risk assessment model of hazardous chemicals leakage and application. Safety science, 2012, 50.7: 1452-1461.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092575351200029X

Sulphuric acid on the web. Instrumentation - Acid Concentration. 2017. - [on-line] Dostupné na internete - URL: http://www.sulphuric-acid.com/techmanual/Instrumentation/instr_acidconc.htm

TybInfo. Redundance a vysoká spolehlivost kontrolérů. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://elektro.tzb-info.cz/informacni-a-telekomunikacni-technologie/19666-jak-pomaha-ridici-system-unipi-technology-ekologickemu-provozu-noveho-datacentra-v-brne

Unipi Technology. Unipi Axon. Základní hardwarová charakteristika. - [on-line] Dostupné na internete - URL: https://www.unipi.technology/cs/produkty/unipi-axon-135?categoryId=13&categorySlug=unipi-axon

VELAMOOR, Sesh; MESTERTON, Kai P. Acoustic transducer for level measurement in corrosive chemical environments. U.S. Patent No 5,550,790, 1996.- [on-line] Dostupné na internete - URL: https://patents.google.com/patent/US5550790A/en

CONTACT ADDRESS Ing. Ján IĽKO, EUR-ING

•Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Materials Science and Technology, Trnava, Slovak Republic • Flexim, GmbH, Olbendorf, Republik Österreich

Thomas SOMMER MEDON GmbH, Olbendorf, Republik Österreich Dipl.- Ing. Dieter PIETRUCHA Iotronic Process Monitoring, Langenargen am Bodensee, Bundesrepublik Deutschland