ZAKRES PUBLIKACJI: ZBIORNIK CHEMOODPORNY | PROJEKTOWANIE ZBIORNIKÓW I INSTALACJI
Inteligentny zbiornik chemoodporny z systemem monitoringu jako odpowiedź na zmieniającą się rzeczywistość
Według najnowszych, zweryfikowanych przez Eurostat danych (Manufacturing Statistics) dla Unii Europejskiej, przemysł wytwórczy na terenie UE reprezentuje ponad 2 miliony podmiotów. W związku z tym, że przemysł pozostaje w fazie wzrostu i rozwoju, to z uwagi na jego energochłonność i generowanie dużego obciążenia dla środowiska wymagane jest odpowiedzialne zarządzanie infrastrukturą produkcyjną.
W obecnych czasach wiele zakładów produkcyjnych dąży do tego, by zwiększyć konkurencyjność i utrzymać dobre wyniki finansowe. Model przemysłu 4.0 generuje więc takie wyzwania jak nowe inwestycje, umiejętności, technologie i bezpieczeństwo. Z kolei przemysł 5.0 stawia człowieka w centrum procesu produkcyjnego. Istotne stają się rozwiązania technologiczne w zakresie współdziałania ludzi z maszynami, tworzenia cyfrowych bliźniaków, transmisji, przechowywania i analizy danych czy sztucznej inteligencji. Dlatego też bardzo potrzebne i poszukiwane na tym rynku są innowacyjne rozwiązania odpowiadające na postępującą cyfryzację i robotyzację przemysłu – przestarzałe rozwiązania stają się już niewystarczające.
Pełna kontrola nad zbiornikiem – czy to możliwe?
Wyzwania przemysłu 4.0 nie ominą także producentów i użytkowników zbiorników służących do przechowywania czynników niebezpiecznych lub energii, stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Obecnie na rynku europejskim nie istnieje zbiornik, który pozwalałby jednocześnie na magazynowanie mediów niebezpiecznych oraz ciepła/chłodu przy jego ciągłej cyfrowej kontroli bez angażowania w to czynnika ludzkiego.
Obecnie Zespół Amargo TANK Think Tank wraz z zewnętrznymi specjalistami z Politechniki Warszawskiej, Wydziału Inżynierii Materiałowej, ekspertami z zakresu metodologii MES / FEM – Final Elements Method, a także przy konsultacji i uzgodnieniu ze specjalistami Urzędu Dozoru Technicznego, opracowuje projekt dedykowanych systemów monitoringu zbiorników oraz magazynu energii.
To innowacyjne przedsięwzięcie o niezwykłym potencjale jest reakcją na zindywidualizowane potrzeby branży i odpowiada na trendy przemysłu 4.0, a nawet 5.0: sztuczną inteligencję, samodiagnozujące się urządzenia czy uczące się algorytmy.
Głównym rynkiem docelowym inteligentnego rozwiązania jest przemysł wytwórczy (zakłady produkcyjne i przetwórcze różnej wielkości oraz obiekty publiczne). Istniejące na rynku zbiorniki przemysłowe zazwyczaj wykorzystywane są do magazynowania związków stosowanych bezpośrednio w samym cyklu produkcyjnym lub w celu uzdatniania wody oraz oczyszczania ścieków. Nie są one jednak przystosowane do magazynowania energii, ani nie zapewniają pełnego bezpieczeństwa i wydłużonego czasu eksploatacji w przypadku przechowywania mediów niebezpiecznych.
Nowa konstrukcja odegra szczególną rolę w zakresie bezpiecznego magazynowania substancji żrących takich jak kwas solny, zasada sodowa, podchloryn sodu, koagulanty PIX i PAX, zanieczyszczone ścieki oraz inne silnie trujące związki wywołujące korozję. Przyczyni się również do rozwoju magazynowania energii. Ten rynek także się rozwija i rośnie w szybkim tempie z uwagi na znaczny wzrost cen energii, braki surowców, niestabilne dostawy, nowe regulacje co do niskiego zapotrzebowania na energię budynków, obniżanie śladu węglowego.
Cyfrowy zbiornik – niedaleka przyszłość, która zaspokoi potrzeby przemysłu
Inteligentne rozwiązanie zaspokoi trzy zbadane potrzeby odbiorców przemysłowych. Pierwszą z nich jest uzyskanie pełnej kontroli nad zbiornikiem przechowującym media niebezpieczne oraz zapewnienie bezpiecznego i niezawodnego magazynowania. Zastosowanie innowacyjnego systemu czujników i dozoru zapobiegnie wystąpieniu niebezpiecznych zarówno dla obsługi, jak i środowiska sytuacji związanych np. z wyciekiem powstałym z uwagi na uszkodzenie zbiornika, a precyzyjniej mówiąc zapobiegnie tego typu uszkodzeniom.
Kolejną kwestią jest kompleksowe podejście do planowania konserwacji, serwisu czy wymiany zbiornika. Ciągła weryfikacja stanu zbiornika umożliwi lepsze planowanie w zakresie konieczności jego wymiany lub wszelkich napraw. Zapewni to także efektywność finansową (obecnie po pewnym czasie na ogół konieczna jest wymiana zbiornika, ponieważ nikt nie jest w stanie przewidzieć, ile czasu jeszcze będzie on bezpieczny dla otoczenia).
Rozwiązanie odegra także rolę w skutecznym magazynowaniu energii np. z odnawialnych źródeł. Powstające nadwyżki energii np. ze słońca czy wiatru w głównej mierze są obecnie marnowane (brak możliwości przechowywania i jedynie niewielkie możliwości nieopłacalnej sprzedaży). Nowy zbiornik dzięki zastosowaniu wysoce efektywnej warstwy izolacyjnej pozwoli na magazynowanie i tym samym oszczędność energii.
Konstrukcja inteligentnego zbiornika
Innowacyjny zbiornik będzie wykonywany w trzech technologiach (ze zgrzewanych arkuszy płyt termoplastów, beznaprężeniową metodą koekstruzji uplastycznionej wstęgi tworzywa, metodą nawojową z użyciem kompozytu oraz wzmocnienia włóknem szklanym lub innym materiałem), co pozwoli na bezpieczne magazynowanie zarówno mediów żrących czy trujących, jak i energii.
W produkcie zostanie zaimplementowany system, którego elementem składowym będą czujniki (np. światłowodowe, piezoelektryczne, tensometry, temperatury, ciśnienia, poziomu), które to poprzez swoje przeznaczenie, zasięg i właściwości pomiarowe będą się wzajemnie uzupełniały, a pozyskane dane zasilą algorytmy generujące raporty, decyzje, wskazówki eksploatacyjne.
Możliwe będzie zbieranie danych w całym cyklu życia zbiornika w środowisku rzeczywistym (badanie poziomu wyeksploatowania), przewidywanie uszkodzeń, deformacji, pęknięć itp. Częste raporty cykliczne i zapis danych pozwoli na dalsze analizy mające na celu poprawę parametrów kolejnych urządzeń oraz wprowadzanie zmian konstrukcyjnych pod kątem optymalizacji.
Produktem powstałym w wyniku realizacji prac badawczych i komercjalizacji będzie łatwoprojektowalny, inteligentny (oczujnikowany), elastyczny (modulowany, tailored made), cyfrowy (chmura, aplikacja), zrównoważony i dbający o środowisko zbiornik wyposażony w system doboru, diagnozy oraz oceny kondycji zbiorników i magazynów energii.
Rozwiązania decydujące o funkcjonalności produktu
Na cechy funkcjonalne produktu będą miały wpływ wspomniane technologie produkcji: zgrzewanych czołowo płyt tworzywa, beznaprężeniowa metoda koekstruzji uplastycznionej wstęgi tworzywa – zarówno dla formy płaskiej, jak i z profilowaniem usztywniającym – oraz technologia nawojowa z użyciem kompozytu i innych materiałów (o odmiennych właściwościach fizyko-chemicznych).
Zastosowany system cyfrowego monitoringu stanu ścianek zbiornika umożliwi kontrolę występujących naprężeń, odkształceń, wyznaczonej krzywej relaksacji, a w konsekwencji reakcję na agresywne środowisko pracy, co jest szczególnie istotne dla dozorowych chemoodpornych zbiorników procesowych i magazynowych.
Ponadto możliwe będzie ułatwione, łatwo dostępne projektowanie w technologii BIM z wykorzystaniem modeli udostępnionych w bibliotekach Revit i zaimplementowanymi funkcjami na bazie wieloobszarowych kompetencji.
Technologia AmargTank ClassicWeld
Zgrzewanie czołowe gotowych płyt tworzywa sztucznego
Technologia AmargTank SafeSeamLess
Beznaprężeniowa metoda koekstruzji uplastycznionej wstęgi tworzywa
Korzyści technologii inteligentnego zbiornika
Inteligentna konstrukcja zbiorników realizuje koncepcję Zielonego Ładu UE i wpisuje się w jego założenia o przekształceniu UE w sprawiedliwe i dostatnie społeczeństwo o nowoczesnej oraz konkurencyjnej gospodarce.
Zbieranie danych w środowisku rzeczywistym pozwoli na precyzyjne określenie kondycji zbiornika w całym cyklu życia. Przewidywanie uszkodzeń, deformacji czy pęknięć pozwoli na podejmowanie świadomych decyzji o dalszej eksploatacji obiektu lub o wycofaniu go z eksploatacji. Pozwoli także na poprawę parametrów projektowanych zbiorników oraz stworzenie dokładnego cyfrowego bliźniaka zbiornika.
Jednoczesne zastosowanie trzech technologii wytwarzania zbiornika wraz z implementacją systemu czujników przełoży się bezpośrednio na wydłużenie cyklu życia produktu, bezpieczeństwo obsługi i brak zagrożeń dla środowiska.
Wśród korzyści społeczno-gospodarczych należy wymienić:
- likwidację barier i zwiększenie dostępności – w formie rozwiązań cyfrowych – dostępnych on-line – poprzez metody ułatwiające dobór i projektowanie rozwiązań zbiorników i instalacji do profesjonalnych zastosowań,
- oszczędności ekonomiczne (magazynowanie energii, rzadsze awarie zbiorników, wydłużony cykl życia produktu).
Korzyści środowiskowe/klimatyczne to w szczególności:
- zmniejszenie negatywnego wpływu przemysłu na środowisko (ograniczenie lub zerowa emisja szkodliwych gazów ulatniających się, zabezpieczenie przed zanieczyszczeniem z powodu np. wycieku),
- zapewnienie przedłużonego czasu eksploatacji urządzeń (większa wytrzymałość, monitoring stanu zużycia), a także ograniczenie śladu węglowego,
- bardziej efektywne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii (magazynowanie).
Precyzyjna analiza zbiornika w całym cyklu życia dzięki systemom monitoringu ma szansę stać się nieocenionym wsparciem dla projektantów, wytwórcy i użytkowników zbiorników przemysłowych, jak również instytucji dozorujących badających zbiorniki i decydujących o wydłużeniu okresu ich eksploatacji.