生物科技工厂利用电子远程传感器提高发酵罐生产效率

客户

农业酶制造厂（美国）

应用

酶发酵罐的液位测量

应用特点

• 18 米（60 英尺）高的发酵罐
• 过程搅拌
• 无菌环境

挑战

美国中西部的一家生物科技工厂有一个用于酶发酵的高发酵罐总是麻烦不断。 具体而言，这个发酵罐生产的产品批次不稳定。

这些问题源于无法对发酵罐进行可重复的液位测量。 其测量误差常常超出量程的 3-5%，并时常出现尖峰波动。 此外还存在响应速度缓慢与液位控制不理想的问题。 该厂工程师考虑到罐内搅拌器每 3-5 分钟会翻转一次过程介质，选用了压力解决方案来测量容器中的液位。 在容器底部安装了带远传膜片的压力变送器。 带气动中继器的导压管道从容器顶部连接到压力变送器的低压侧。 但问题是，在这样高的发酵罐上使用机械中继器最终造成了 3-5% 的测量误差。

缺乏可重复的液位测量一直困扰着该厂的工程师。 这一问题使他们无法计算发酵罐的产量。 工程师们还必须对过程中的所有测量数据进行回溯检查与预先检查，导致运营成本增加。 即便如此，发酵罐中的液位测量常与检查结果不匹配。 所以就很难实现稳定的批次质量与产量。

解决方案

该生物科技工厂将发酵罐上的现有设备升级到艾默生的 3051S 电子远程传感器（ERS™）系统。 3051S ERS 系统由两个数字连接的压力传感器组成。 其中一个传感器计算差压，然后通过 4-20 mA/HART 信号将结果发回控制系统。 凭借数字化差压设计，工程师可避免导压管和机械中继器产生的众多问题。

3051S ERS 系统的安装十分简单：安装方法与之前的方案相同，无需改变发酵罐连接。 测量操作正常进行之后，工程师发现在响应时间上有了很大的提升，而且他们 能够准确、快速地跟踪以前难以察觉的发酵罐液位变化。 同时，提高了测量准确性：工程师预计误差将从量程的 3-5% 降到 0.5% 以下。 通过持续稳定地测量罐内的液位，该工厂现已能够增加发酵罐的酶产量。 该厂的仪表工程师表示：“此应用曾经是我们大麻烦，但现在根据产品质量需要，我们会首选使用该发酵罐。”