Sådan øger kapacitive vejeceller oppetiden for mobile enheder
Case study
En casestudie om Eilersen bjælkevejeceller
Eilersen samarbejder løbende med førende virksomheder i industrien for at afprøve og kvalificere vores udstyr og koncepter under virkelige forhold og i simulerede produktionsmiljøer. I dette case study, samarbejdede vi med en belgisk virksomhed inden for mekanisk og elektroteknisk engineering for at teste kapacitive vejecellers ydeevne på mobile beholdere og mixere til biofarma-produktion.
Biofarmaindustrien har i stigende grad taget single-use udstyr og mobile enheder i brug i de senere år. Dette skyldes den fleksibilitet, det giver, som gør det muligt for producenter at foretage ændringer i produktionslayoutet hurtigere end før. Single-use-udstyr giver også andre fordele, blandt andet lavere risiko for kontaminering samt mindre tid og lavere omkostninger forbundet med rengøring og validering.
Brugen af mobile beholdere kan dog give udfordringer på andre områder. Da vejeceller baseret på strain gauge-teknologi er følsomme over for de sidebelastninger, de udsættes for i sådanne applikationer, kan det være vanskeligt at måle produktets vægt i beholderen eller mixeren nøjagtigt. Bevægelser og ujævne overflader kan påvirke strain gauge-vejeceller, så de mister deres kalibrering og dermed giver unøjagtige målinger.
Begrænsninger ved strain gauge vejeceller
En stor international biofarma-producent oplevede flere udfordringer, når deres mobile beholdere udstyret med strain gauge-vejeceller blev flyttet rundt. I den daglige drift bliver mobile beholdere ofte skubbet rundt med poser fyldt med væske. For at forhindre overbelastning af vejecellerne installeres mange strain gauge-vejeceller med en form for mekanisk beskyttelse, eksempelvis beslag eller styrestænger. <br><br> Ved høje sidebelastninger beskytter styrestænger og beslag vejecellen. Efter en påvirkning kan spændingen mellem vejecellerne og styrestængerne imidlertid påvirke vægtmålingen og nøjagtigheden, hvilket medfører behov for genkalibrering af hele vejesystemet. Sådanne problemer er veldokumenterede og kan opstå ved simple bevægelser som eksempelvis at dreje beholderen rundt om hjørner eller skubbe og trække den. <br><br> De væsentligste udfordringer ved brug af strain gauge-vejeceller er:
- Strain gauge-vejeceller kan blive overbelastet ved stød, når de kører over ujævnheder og uens overflader under transport mellem forskellige lokationer.
- Strain gauge-vejeceller kan blive overbelastet, når beholderen flyttes rundt på produktionsstedet med en elektrisk trækker.
- Strain gauge-vejeceller kan blive overbelastet af væskens bevægelser i den mobile beholder under transport
- De mekaniske komponenter, der beskytter strain gauge-vejecellerne, kan skabe spændinger, som påvirker vægtmålingen og nøjagtigheden.
Hvis teknikerne har mistanke om, at vejecellerne i en mobil beholder er blevet overbelastet, skal vejesystemet omkalibreres. Denne proces kan tage beholderen ud af produktionen i flere timer og koste tusindvis af dollars på grund af dyre single-use-poser, store mængder renset vand og den tid, der bruges på dokumentation.
For at overvinde disse udfordringer installerede biofarma-producenten en mekanisk transportlås ved hver strain gauge-vejecelle for at beskytte vejecellerne mod stød og væskebevægelser, når beholderen blev flyttet rundt på produktionsstedet. For at systemet kunne fungere korrekt, skulle de daglige operatører manuelt aktivere og deaktivere beslagene før og efter flytning af beholderen. I praksis blev dette ofte glemt, hvilket førte til afvigelser og behov for genkalibrering af vejesystemerne. <br><br> For at løse denne udfordring kontaktede biofarma-producenten den belgiske virksomhed inden for mekanisk og elektroteknisk engineering, som specialiserer sig i design og produktion af komponenter til pharma-virksomheder.
Evaluering af kapacitive vejeceller
Da engineering-virksomheden kendte Eilersens kapacitive teknologi, vidste de, at kapacitive vejeceller ikke kræver transportlåse, styrestænger eller beslag til overbelastningsbeskyttelse. Det skyldes den kapacitive vejeteknologi. <br><br> Hvor strain gauge-vejeceller måler en ændring i elektrisk modstand, måler den kapacitive teknologi i stedet ændringen i afstanden mellem vejecellehuset og en intern keramisk sensor. Dette patenterede berøringsfrie måleprincip gør den kapacitive vejeteknologi modstandsdygtig over for sidebelastninger og gør det muligt at håndtere overbelastninger på op til 1.000 %.
For at evaluere den kapacitive teknologis ydeevne under de påvirkninger, der opstår i den daglige drift i biofarmaindustrien, blev der opbygget et testsystem. Derfor blev en mobil beholder opgraderet med følgende produkter fra Eilersen:
- 3 stk. BL-bjælkevejeceller med en kapacitet på 150 kg og en nøjagtighed på 0,025 %
- 1 stk. 5024G digital LCD-vægtindikator
Efter opgraderingen med Eilersens vejeceller, blev der gennemført tests for at måle påvirkningen af bevægelser på ujævne overflader, mens en mobil beholder blev transporteret ved fuld kapacitet.
Test på ujævne overflader
En aluminiumsplade og en træplade blev brugt til at simulere forhindringer, som en mobil beholder typisk kan møde. Pladerne blev placeret på gulvet foran den mobile beholder, så der opstod en stødpåvirkning, når beholderen blev kørt hen over dem. <br><br> Der blev gennemført to tests. I den ene kørte to af hjulene over aluminiumspladen, mens alle fire hjul i den anden test kørte over træpladen. Biofarma-producenten havde tidligere oplevet betydelige variationer, når strain gauge-vejeceller blev udsat for tilsvarende påvirkninger fra en fuld beholder, der blev kørt hen over sådanne plader.
Resultater
Efter at have kørt over aluminiums- og træplader på henholdsvis XNUMX og XNUMX mm, viste vejeindikatoren en variation på mellem XNUMX % og XNUMX % af fuld skala efter påvirkningen, uden brug af transportlåse eller andre beskyttelsesanordninger. Resultaterne lå inden for biofarma-producentens krav til MPE (Maximum Permissible Error).
Tykkelse ~ 3 mm
Tykkelse: ~4 mm
Konklusion
Udskiftningen af strain gauge-vejeceller med Eilersens kapacitive bjælkevejeceller resulterede i et vejesystem, der kunne modstå sidebelastninger som følge af de bevægelser og stød, der typisk opstår under den daglige drift. Efter tests ved fuld kapacitet viste vejesystemet baseret på Eilersens kapacitive vejeceller kun mindre variationer, som lå inden for vejecellernes specificerede nøjagtighed.
Efter disse resultater besluttede producenten at erstatte deres eksisterende vejesystemer baseret på strain gauges med Eilersen digitale bjælkevejeceller på alle mobile tanke i deres produktionsproces.
Over tid vil udskiftningen af strain gauge-vejeceller føre til færre uforudsete tilfælde af unøjagtige vejedata og mindre nedetid som følge af behovet for omkalibrering. Efter skiftet til en ny vejecelleteknologi har biofarma-producenten opnået større fleksibilitet, elimineret omkostninger forbundet med beslag til overbelastningsbeskyttelse og rengøring samt reduceret bekymringerne omkring afvigelser i vejesystemerne.
Resumé
- Strain gauge-vejeceller kræver overbelastningsbeskyttende beslag og transportlåse for at beskytte mod sidebelastninger og stød under den daglige brug.
- Kapacitiv teknologi kan håndtere op til 1,000% overbelastning takket være det berøringsfrie måleprincip.
- Kapacitive vejeceller muliggør aflæsning af individuelle vejecelleværdier og udskiftning af vejecellekabler på stedet uden behov for omkalibrering.
- Bevægelsestestene på ujævne overflader viste tilfredsstillende resultater med en afvigelse, der lå inden for anlæggets maksimalt tilladte testområde.
Send en forespørgsel
Leder du efter en optimal vejeløsning? Udfyld formularen nedenfor, så giver vores eksperter dig et skræddersyet tilbud baseret på dine specifikke behov. Uanset om du arbejder i fødevare-, pharma- eller en anden branche, hjælper vi dig med at finde den perfekte løsning.
Kom i gang i dag
Udfyld formularen, så vender vi hurtigst muligt tilbage til dig med et konkurrencedygtigt tilbud og ekspertvejledning, der passer til dine behov.