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Darauf sollten Sie bei Messgaspumpen achten

Sichere Gaszuführung zum Analysesystem
Darauf sollten Sie bei Messgaspumpen achten

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Ein extraktives Analysesystem besteht normalerweise aus den drei Installationsbereichen Entnahmestelle (Sonde), Messgasleitung und Analysesystem. Um das Messgas unverfälscht dem Analysator zuzuführen, werden Messgaspumpen eingesetzt. Was bei der Auswahl und beim Einsatz dieser Pumpen zu beachten ist, lesen Sie hier.

Üblicherweise wird das Messgas an der Entnahmestelle von partikulärer Verschmutzung befreit und bezogen auf die Gaskomponenten unverfälscht dem Prozess entnommen. Da die meisten stationär arbeitenden Gasanalysatoren einen konstanten und kontinuierlichen Gasfluss fordern, muss der Druck an der Entnahmestelle ausreichen bzw. so reguliert werden, damit das Messgas über eine größere Distanz und auch noch durch das Analysensystem gefördert werden kann. Um dies sicherzustellen, kommen sogenannte Messgaspumpen zum Einsatz. Sie sorgen bei richtiger Auslegung und Dimensionierung für einen ausreichenden Messgasfluss von der Entnahmestelle zum Analysator. Auch bei Diffusionssensoren, die unter atmosphärischen Bedingungen arbeiten und nicht direkt am Entnahme- oder Messpunkt installiert werden können, sind Messgaspumpen notwendig.

Hochbeständige Materialien
Messgaspumpen dürfen das Messgas nicht verändern. Ihre medienberührenden Komponenten dürfen nur Materialien enthalten, die nicht vom Messgas angegriffen werden, keine Memory-Effekte erzeugen oder chemische Reaktionen mit den Gaskomponenten hervorrufen. Ideal ist daher die Verwendung hochbeständiger Materialien in reiner Form, d. h. keine Beschichtungen, Klebestellen usw. Hochbeständig deshalb, weil sehr oft die Aggressivität des Messgases mit den Prozessbedingungen wechselt (Beispiel Müllverbrennung) und seine Zusammensetzung unbestimmt sein kann.
Druck- oder Saugbetrieb?
Für die Installation der Messgaspumpe ist zu klären, ob sie vor dem System (Druckbetrieb/upstream) oder hinter dem System (Saugbetrieb/downstream) eingebaut werden soll. Beide Betriebsweisen haben ihre Berechtigung, wobei der Druckbetrieb in vielerlei Hinsicht die vorteilhaftere Anordnung darstellt. Bei einer eventuellen Leckage könnte Falschluft gezogen werden und damit das Messergebnis durch Verdünnung verfälscht werden. Durch den Eintrag von O2 in das Messgas könnte auch eine gefährliche Zusammensetzung im Analysenstrang entstehen.
Im Druckbetrieb wird der Messgaskühler positiv beaufschlagt und das ausgefällte Kondensat kann über automatische Kondensatableiter ausgeschieden werden. Das spart Energie und reduziert die Betriebskosten, weil keine Kondensatpumpen benötigt werden. Da mechanische Kondensatableiter keine elektrischen Bauteile besitzen, ist diese Betriebsweise auch in Ex-Anlagen unkomplizierter.
Die Anordnung im Saugbetrieb ist immer dann ratsam, wenn wasserlösliche Gaskomponenten erfasst werden sollen. So wird der bei der Abtrennung der Feuchte im Gaskühler ohnehin auftretende Auswascheffekt nicht unnötig verstärkt. Aus der gewählten Anordnung ergeben sich die Anforderungen an die technischen Leistungsdaten der Pumpe.
Umgang mit Kondensat
Die Messgasleitung ist so zu verlegen, dass Wasser- und Säuretaupunkte nicht unterschritten werden und keine Kondensation entsteht. Ist die Pumpe upstream des Kühlers installiert, wird anteilige Feuchte in der Pumpe ausfallen, auch wenn die Analysenleitung richtig ausgelegt ist. Dieses Kondensat muss die Pumpe sicher fördern können, ohne durch Wasserschlag beschädigt zu werden. Besteht in dieser Hinsicht ein Risiko, empfiehlt es sich, den Pumpenkopf im Innern des beheizten Teils eines Analysenschrankes zu platzieren und den Motor zur besseren Kühlung außerhalb. Diese getrennte Installation kann auch bei Anlagen für den Ex-Bereich von Vorteil sein. Ist der gasfördernde Teil der Pumpe z. B. im Innern eines gekapselten und gespülten Schrankes untergebracht, erreicht man für alle eventuellen Störungsereignisse die höchste Sicherheit.
Da viele Prozesse zu einer explosionsgefährdeten Atmosphäre führen können, müssen natürlich alle Bauteile des Analysensystems für den Betrieb in diesen Bereichen geeignet sein. Dies gilt nicht nur für die elektrischen Komponenten der Messgaspumpe, sondern besonders auch für die mechanischen Bauteile. Immerhin entstehen während des Verdichtungsvorganges im Pumpenkörper nicht unerhebliche Temperaturspitzen.
Aufbau einer Messgaspumpe
In den meisten Fällen wird als Antrieb ein Elektromotor verwendet. Seine Leistung und die Schutzart müssen der jeweiligen Pumpengröße bzw. den Einsatzbedingungen entsprechen. Um Fördervolumen zu generieren, wird ein Exzentertrieb verwendet. Dieser erzeugt 90° zur Abtriebswelle des Elektromotors eine Hubbewegung. An die Koppelstange dieses Triebs wird das eigentliche Fördermittel – entweder eine Membrane oder ein Faltenbalg – gekoppelt. Darüber befindet sich der Pumpenkopf, der den Hubraum bildet. In den Kopf eingelassen sind Plattenrückschlagventile der Saug- und Druckseite.
Tausendfach bewährt hat sich für diesen Einsatzbereich der aus einem Stück hergestellte Faltenbalg. Aus einem Block PTFE gearbeitet, verfügt er über eine homogene Materialstruktur und damit Beständigkeit. Abhängig von der Faltenzahl gewährleistet er die für den Hub nötige Flexibilität gepaart mit einer langen Lebensdauer. Aufgrund der Materialeigenschaften entfallen jegliche Klebestellen oder Dichtungen.
Ein drehbares Kurbelgehäuse gestattet das Drehen der Pumpe relativ zum Motor, wodurch die hängende Anordnung des Pumpenkopfes leicht zu bewerkstelligen ist. Diese Installation erhöht die Lebensdauer bei auftretendem Kondensat.
In mehrjährigen Dauertests und in der Praxis wurde nachgewiesen, dass dieses Konstruktionsprinzip eine sehr hohe Lebensdauer bei extrem geringem Wartungsaufwand erreicht. Dieser Vorteil kommt auch in den prophylaktischen Tauschintervallen bei den Messgaspumpen nach Atex zum Ausdruck. Hier liegt die Faltenbalgpumpe regelmäßig über denen der Membranpumpen.
Gleichzeitig gestattet diese Bauweise auch die Splittung von Pumpe und Motor, wenn diese im Schrank und der Motor außerhalb installiert werden soll.
Ein weiteres wichtiges Detail ist die mögliche Integration eines Bypass-Ventils direkt in den Pumpenkopf. Dieses Ventil entlastet die Pumpe bei nachgeschalteten Regelventilen und erhöht damit die Lebensdauer des Faltenbalges zusätzlich.
Pumpen überarbeitet
Im Bereich der extraktiven Gasanalyse gehören die Messgaspumpen von Bühler zur ersten Wahl, wenn es um Zuverlässigkeit und Lebensdauer geht. Als Antwort auf die immer komplexer werdenden Anforderungen an die Analysensysteme insbesondere auch im explosionsgefährdeten Bereich hat Bühler alle Messgaspumpentypen überarbeitet und um einige Typen erweitert. Für die sichere Atmosphäre werden die Baureihen P1.xx bis P4.xx mit einem maximalen Fördervolumen von bis zu 1600 l/h eingesetzt. Die Typen P1.2 und 1.2E eignen sich auch zur Förderung von brennbaren gasförmigen Medien der Explosionsgruppen IIA und IIB, die im Normalbetrieb nicht explosiv sind. Die Förderleistung beträgt für die P1.2 280 l/h und für die P2.3/4C bis 400 l/h.
Zum Einsatz in gefährdeten Bereichen Atex-Zone 2/IECEx und US Cl.1 div.2 sowie der Förderung von brennbaren Gasen eignet sich die Type 1.3 mit einer Förderleistung von 280 l/h.
Für den explosionsgefährdeten Anwendungsbereich sind die Typen P2.2 und P2.4 für den Atex-Bereich in Europa bis 400 l/h und die Typen P2.2, 2.4, 2.82 und P2.84 Amex für den US-Bereich bis 800 l/h zugelassen. Unter der Atex-Klassifizierung Ex II 2/2 G c II C T3 X liefern die Typen P2.72 und 2.74 700 l/h.
Alle Baureihen werden in Komplettausstattung geliefert, d. h. mit Wandkonsolen, Schwingungsdämpfern und Schrauben. Im Pumpenkopf integrierte, einstellbare Bypass-Ventile sind optional erhältlich.
www.prozesstechnik-online.de Suchwort: cav0517bühler

Gerd Biller
Berater,Bühler Technologies


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