ISV Umwelt——实现清洁的分离
位于迪普霍尔茨的市政污水处理厂是ISV-Umwelt的一家客户。
紧凑的生物质脱水装置
污水污泥使用离心机处理后进行热处理。利用全面的传感器，可以在现场或远程对装置进行精确的监测。此外，借助IO-Link 技术，安装、调试和服务都变得十分高效。
德国共有约1万家污水处理厂，每年生产近200万吨污水污泥。虽然以前大多数污水污泥都被用作农业肥料，但现在出于环保考虑，越来越多的污泥被热回收处理。根据德国法律要求，最晚从2029年开始，所有污水污泥都必须在独立焚烧厂进行磷回收。
然而，在污水污泥可用作燃料之前，必须将其固体成分与占总质量高达97%以上的水相分离。
这就是下萨克森州朗格尔斯海姆的 ISV Umwelt公司发挥作用的地方。其创始人兼董事总经理Sven Penkwitt解释道：“我们建立移动式生物质脱水装置，并将其短租或长租给我们的客户。”
其中一家客户是位于迪普霍尔茨（Diepholz）的市政污水处理厂。ISV-Umwelt每年大约有4次会分别花费1周时间为其建立装置。“在此期间，这些装置将从三个多月来积累在大型消化池中的约2400立方米的消化污泥中分离出约72吨干物质，然后将其用于热回收。”
污水污泥（左）被分离成水（中）和干物质（右侧的托盘中）。
离心机分离
分离装置是一种自给自足的系统，位于12米长的移动容器内。其核心元件是卧螺离心机。该离心机的滚筒转速可达每分钟3200转，并生成相当于3000倍重力加速度的离心力。当使用泵和软管将污水从收集池馈入后，较重的固体将被向外压。然后，它们将由螺旋输送器输送到外部，而较轻的水仍保留在滚筒的中心并溢出。然后，传送带将它们输送到收集容器，并最终运输到CHP装置。为了优化分离效果，在分离过程中添加了絮凝剂。其类型和用量根据污水污泥的相应成分进行调整。
为了实现优化的脱水效果，必须能在各个不同的点上对过程进行调整，而这是ifm发挥作用的地方。作为自动化专家，ifm提供广泛的传感器和自动化解决方案，它们可精确调整并透明显示和分析过程操作的细节。
离心机监测
当重型滚筒以超高的速度旋转有时并不均质的污水污泥时，离心机的2个主轴承会受到极端作用力。因此，每个轴承中安装了2个VVB振动传感器，用于长期监测轴承的振动。
若振动模式相对于标准模式发生偏差，可以很快检测到是否无法正确处理（分离）污泥的情形（例如由于污泥不均质、粘度不正确或较大的污泥块混入离心机等）。然后，服务人员将能相应干预，例如降低离心机的速度以防其发生损坏。
利用振动幅度增大报告的维护信号，也可及早检测到滚筒轴承的磨损。此外，振动传感器还带有集成温度传感器。当温度升高时，表明因磨损而导致摩擦增大。
图1：卧螺离心机可以3000倍重力加速度的离心力分离水和干物质，是分离装置的核心部件。图2：振动传感器确保不会发生危险的振动。
迪普霍尔茨每年生产近300吨干物质，并对其进行热利用。
液压动力装置
离心机的中心轴上有一个由液压驱动的高扭矩螺旋输送器，用于压紧固体并将其排放到外部。其压力由电气驱动的液压装置生成。 PV8 压力传感器 （测量范围0到250 bar）被用于测量液压压力，从而通过变频器控制电动泵电机。因此，压力用于控制螺旋驱动器，并最终控制装置的固体排放。
另外在液压装置上还有一个 LI5 系列液位传感器 ，用于检测油位及油温，并在超出或低于准许值时发出警告。
液压装置的压力、油位和温度监测。
离心机内用于螺旋输送器的电驱动液压装置。
进料流量监测
为了实现高效的分离，精确计量进入离心机的污水污泥流量至关重要。为此，在进料端安装了 电磁感应流量传感器 。该传感器能可靠检测广泛流体和粘性介质的流量，并可在此应用中检测添加的生物质或污水污泥的量（流量通常为15到56立方米每小时）。该测量值将与进料泵以及装置控制器中的离心力控制相结合。传感器采用电磁感应测量原理，因此测量段没有可能会被污水污泥粘附的任何测量元件或其他元件，从而避免管道堵塞。
此外，该传感器还可测量输送的污水污泥的温度。在寒冷季节，污泥的粘度更高，这是向离心机进料时必须考虑的决定性因素。
一切在于混合
为了实现优化的相位分离（液体固体分离专家使用的术语），在污水污泥中添加了絮凝剂。絮凝剂根据污水污泥的类型进行调整，因此不同污水处理装置的絮凝剂配方各不相同。絮凝剂包含水和聚合物浓缩物。这两种成分都是单独制备的，以确保精确的混合比。涡街流量传感器 专用于该用途。它可精确测量供应给制备罐的水，从而调节絮凝剂的配方。
制备罐本身使用LR7000 液位传感器监测，该传感器带有使用导向微波来测量液位的探头。该测量原理的优势在于不会被絮凝剂的泡沫影响。此外，探头可轻易缩短并适应储罐的高度。
制备完成的絮凝剂将与污水污泥一起馈送至离心机。进料量由采用电磁感应测量原理的 SM8020 流量计 进行精确监测。与涡街传感器不同，该流量计不仅可以检测水，还可以准确检测其他液体介质，包括高粘性的聚合物絮凝剂。
图1：LR7000液位传感器使用微波来检测絮凝剂制备罐中的液位。图2：各种流量传感器有助于絮凝剂的精确定量。
储罐处的测量
带聚合物浓缩物的储罐通过KQ1000 液位传感器进行监测。该传感器安装在储罐外部，并透过储罐壁检测填充液位。三个具有不同优先级的开关量信号可对储罐重新加注需求进行提醒。在此，Sven Penkwitt发现了一种尤其实用的解决方案：“根据输送时间及所需产品量的不同，传感器在供应储罐上的安装位置可能会更高或更低，这使得我们在订单交付周期上非常灵活。”
电容式接近开关透过容器壁检测聚合物浓缩物的液位，并在需要重新加注时发出信号。
核心测量值：电磁感应流量传感器监测进入离心机的污水污泥量。
IO-Link实现简便应用
该装置的所有传感器都使用 IO-Link 通信协议。Sven Penkwitt在解释这对其公司的优势时说道：“IO-Link可减少所需的接线工作，并实现更精益的调试。结构化布线包含了必要的传感器和模块的螺纹连接器，因此可消除电缆连接错误之类的错误源。我们的第一款装置采用传统接线方式，需要大约2天半才能完成接线。而现在使用IO-Link只需2小时。”
根据Penkwitt所说，IO-Link的一个相对优势是服务：“我不再需要电工来更换故障传感器；利用简单的M12连接，几乎任何人都能更换传感器。”一旦插入新的传感器，它就会自动从IO-Link主站接收参数，因此限值或计数器读数可以轻松从旧传感器传输到新传感器。“可以说，IO-Link最大限度减少了客户现场的设备停机时间。”
传统传感器只有开关量或模拟量信号，而IO-Link传感器还可直接与传感器通信。例如，当更改配置时，可以通过操作人员手动操作或通过控制器自动操作，远程完成传感器的全面参数化设置。这使得远程过程优化变得非常简单，可以实现直到传感器层级的优化。
此外，IO-Link传感器还可在实际测量值之外提供诊断功能，例如运行时间计数器、最小值和最大值内存，或测量信号质量的相关数值。
“我们装置的所有控制和监测活动都远程进行。这是IO-Link带来的便利之处，因为它可实现直到传感器层级的极高透明性。这使得我们能够优化过程，并快速找到发生故障的错误源。”Sven Penkwitt说道。
图1：整个装置都可远程控制和查看。并且，IO-Link可确保出色的透明性。图2：利用IO-Link，用户可以通过操作界面读取测量值、更改参数以及查看各个传感器的最大值/最小值和诊断数据。
结论
广泛的产品范围是关键：利用ifm的传感器技术以及IO-Link的诸多优势，即使是需要结合考虑许多参数来提升效率的装置，也可实现完全自动化。然而，“硬件”只是一方面因素，服务方面也有很大的不同。Sven Penkwitt总结道：“ifm的人员深知问题的关键。无论通过电话或现场拜访，他们都能理解问题所在并提供相应的支持。他们的备货也很充裕：下午3点下单，次日就能收到传感器。这对我们的维护维修工作非常重要。到目前为止，我甚至还没见过任何其他供应商能有接近他们的表现。因此，我们在任何时候都依赖ifm。他们能满足我们的一切需求，包括专业能力、可靠性和速度。”
简单的螺纹连接替代繁杂的接线：所有传感器都连接至IO-Link主站，该主站通过Profinet将信号发送至装置控制器。
