Harte Schale, intelligenter Kern

Die Autorinnen: Dr. Öznur Brandt Produktmanagerin Analysenmesstechnik, Jumo Sarah Weinmeister Produktmanagerin Druckmessgeräte, Jumo

Wasser muss jedem Menschen in ausreichender Menge und Qualität zur Verfügung stehen. Auch für die chemische und pharmazeutische Produktion ist Wasser ein wichtiger Roh- und Hilfsstoff, der zum großen Teil in Trinkwasserqualität oder besser benötigt wird. Insbesondere in Regionen, in denen Trinkwasser knapp ist, gilt es, Meerwasser als Trinkwasserquelle zu erschließen. Die Gewinnung von Trinkwasser und Prozesswasser aus Meerwasser wird durch die Verringerung des Salzgehalts, also den Prozess der Meerwasserentsalzung, möglich. Hierzu lassen sich verschiedene thermische Verfahren oder Membranverfahren nutzen. Die heute am weitesten verbreitete Methode ist die der Umkehrosmose. Die Entsalzung erfolgt hier durch eine spezielle Form der Membranfiltration: Meerwasser wird unter hohem Druck durch eine semipermeable Membran gepresst. Sie ist in der Lage, das Salz zurückzuhalten und lässt nur Wasser durch. Damit die empfindliche Membran nicht durch Partikel oder Schichten aus Algen oder Bakterien verstopft bzw. zerstört wird, muss das Meerwasser vor der Umkehrosmose vorbehandelt werden. Zur Qualitätssicherung in Um-kehrosmoseanlagen ist u. a. die kontinuierliche Überwachung der Messgrößen Druck und Leitfähigkeit erforderlich.

Bei dem Prozess der Umkehrosmose wird das aufzubereitende Meerwasser mittels einer Hochdruckpumpe mit dem mehr als doppelten osmotischen Druck, also mit 60 bis 80 bar, durch eine synthetische Membran gedrückt. Das zur Umkehrosmose verwendete Meerwasser enthält Salze in einer Konzentration von bis zu 35 g/l. Beim Einsatz herkömmlicher Druckmessumformer können bei derartig hohen Salzgehalten durch Ablagerungen und Korrosion Messfehler oder Sensorausfälle auftreten. Der Druckmessumformer Jumo Midas C18 SW zielt mit seinem Gehäuse und Druckanschluss aus korrosionsfestem, robustem Titan sowie der chemisch unempfindlichen Messzelle ohne Ölfüllung speziell auf diese Ansprüche ab.

Kernstück ist ein hysteresefreier, piezoresistiver Drucksensor auf Keramikbasis in Dickschichttechnologie. Neben sehr guter Langzeitstabilität weist er – bezogen auf den Mess-endwert – eine dreifache Überlastfestigkeit auf. Der Midas C18 SW kann Relativdrücke in Bereichen von 1,6 bis 100 bar erfassen und diese als Standardsignale mit 4…20 mA (Zweileiter) und 0…10 V(DC) (Dreileiter) ausgeben. Durch die 100 %ige Endkontrolle jedes Druckmessumformers mittels einer vollautomatisierten Mess- und Kalibrieranlage und der Beständigkeit der gewählten Materialien kann die bei der Umkehrosmose geforderte hohe Anlagenverfügbarkeit gewährleistet werden.

Ideal für die Leitfähigkeitsmessung von Meerwasser ist der induktive Leitfähigkeitssensor Jumo ecoLine Ci. Im Gegensatz zur konduktiven Zwei- oder Vier-Pol-Messmethode ist der Sensor mit induktivem Messverfahren nahezu wartungsfrei.

Ablagerungen, Fett- oder Ölfilme auf der Sensoroberfläche haben praktisch keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Der eingebaute Pt1000-Temperaturfühler erfasst gleichzeitig die Prozesstemperatur und ermöglicht eine exakte und schnelle Temperaturkompensation, die bei der Messung der Leitfähigkeit von besonderer Bedeutung ist. Er kann dabei freistehend in einer Edelstahlhülse (sehr schnell ansprechend) oder komplett innen im Kunststoffkörper liegend ausgewählt werden. Der innenliegende Einbau empfiehlt sich in Messmedien wie Meerwasser, die die Edelstahlhülse chemisch angreifen könnten. Das Körpermaterial des Sensors besteht standardmäßig aus Polypropylen (PP) und ist damit besonders geeignet für den Einsatz im Meerwasser. Die vom Messmedium berührten Materialien sind für Lebensmittel zugelassen, physiologisch unbedenklich und von der FDA gelistet.

Der Messumformer/Regler Jumo Aquis 500 Ci ist auf induktive Leitfähigkeitssensoren wie den Jumo ecoLine Ci abgestimmt. Die nutzerfreundliche Bedienung erfolgt entweder über Folientastatur und Grafikdisplay oder über den PC. Die Darstellung der Parameter im Klartext vereinfacht die Konfiguration, unterstützt die korrekte Programmierung und intuitive, unkomplizierte Anwendung des Geräts. Mit dem beleuchteten LC-Grafikdisplay ist das Gerät für den Einsatz vor Ort konzipiert. Durch den modularen Aufbau kann es den Erfordernissen der konkreten Anwendung leicht angepasst werden. Es stehen bis zu zwei analoge Ausgänge zur Verfügung. Messbereichsanfangs- und -endwert sind bei den analogen Istwert-Ausgängen frei einstellbar. Das Verhalten der Ausgänge bei Messbereichsüber- bzw. -unterschreitung, Alarm und Kalibrierung ist frei konfigurierbar. Als Regelfunktionen können P-, PI-, PD- und PID-Strukturen frei programmiert werden. Ein robustes Gehäuse schützt die Elektronik und die elektrischen Anschlüsse vor aggressiven Umgebungseinflüssen. Alternativ kann das Gerät auch in einer Schalttafel installiert werden.

Halle 11.1, Stand F62

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Zur Achema stellt Jumo ein neues modulares Mehrkanalmessgerät für die Flüssigkeitsanalyse vor. Ob pH- oder Redoxwert, elektrolytische Leitfähigkeit, Reinstwasser-Widerstand, Temperatur, Desinfektionsmessgrößen oder auch Durchflussmenge: Der Jumo Aquis touch S bietet sich als zentrale Plattform zur Anzeige und Weiterverarbeitung der entsprechenden Sensorsignale an. Dabei können bis zu vier Analysenparameter direkt und weitere über Normsignale angeschlossen werden. Insgesamt kann das Gerät bis zu zehn Parameter gleichzeitig messen und verwalten. Im Rahmen integrierter Logik- und Mathematikmodule lassen sich die verschiedenen Messparameter für Berechnungen heranziehen. Ein 5,7“-Farbbildschirm mit Touchscreen ist sowohl für die Anzeige aller Parameter als auch für die Bedienung und Einstellung des Gerätes zuständig. Je Analysenparameter können bis zu vier selbstständige Regelkreise definiert werden. Ein weiteres Highlight ist der integrierte Bildschirmschreiber. In zwei Gruppen lassen sich jeweils vier analoge und drei binäre Signale gleichzeitig registrieren und auf dem Bildschirm in ihrem Verlauf darstellen. Eine integrierte USB-Device-Schnittstelle erlaubt den Anschluss eines PCs oder Laptops zur Parametrierung und zum Datenaustausch. Über eine Ethernet-Schnittstelle lässt sich das Gerät in ein LAN einbinden. Alarme und andere Meldungen kann der Aquis touch S auch per SMS oder E-Mail ausgeben. Für die Einbindung des Gerätes in komplexere Steuerungen und Prozessanlagen stehen eine Profibus-DP- oder bis zu zwei RS422/485-Schnittstellen mit Modbus-Protokoll zur Verfügung.