Im Einsatz bewährt

Thomas Zimmerling

BP Gelsenkirchen betreibt Raffinerie- und petrochemische Anlagen in zwei Werken in Gelsenkirchen sowie eine Olefinanlage im bayerischen Münchsmünster. Zur Einstellung und Überwachung des Durchflusses verschiedener Medien setzt das Unternehmen auf das nach dem magnetisch-induktiven Prinzip arbeitende Messgerät Optiflux von Krohne. Norske Skog ist der weltweit zweitgrößte Produzent von Zeitungsdruck- und Magazinpapier und hat sich dazu entschlossen, sämtliche magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräte durch die Optiflux-Technologie zu ersetzen. Der entscheidende Grund hierfür sind die Diagnosefunktionen, von denen sich Norske Skog nicht nur Informationen über Prozesse, sondern auch bedeutende Kosteneinsparungen durch Vermeidung von Anlagenausfällen erwartet. Norske Skog und BP Gelsenkirchen setzen das Durchflussmessgerät in verschiedensten Bereichen ein: unter anderem in Kühlwasserkreisläufen und bei der Chemikaliendosierung.

Wie BP Gelsenkirchen und Norske Skog profitieren alle Anwender des Durchflussmessgeräts vom innovativen Gerätekonzept: Neben der 3 x 100-%-Diagnose für eine optimale Funktionssicherheit gibt es mit dem IFC 300 nur einen Messumformer für alle Applikationen. Bereits das Standardgerät ist mit einer Genauigkeit von 0,15 % und einer Reproduzierbarkeit von 0,06 % für den eichfähigen Verkehr geeignet. Zudem verfügt der Optiflux über ein anwenderfreundliches Bedienkonzept, das ein vollgrafisches Display mit optischen Tasten, ein Quick-Start-Menü sowie eine ausführliche Onlinehilfe umfasst. Die 3 x 100-%-Diagnose unterteilt sich in die übliche Gerätediagnose, eine komplette Applikationsdiagnose und eine Genauigkeits- und Linearitätsprüfung (Out-of-Spec-Diagnose). Mit dieser Diagnose erreicht der Optiflux nicht nur eine höhere Sicherheit als jedes Gerät mit einem SIL2-Zertifikat, sondern geht auch über VDI/VDE/Namur-2650-Anforderungen hinaus.

Die 100-%-Applikationsdiagnose arbeitet nach dem von der Namur in Zusammenarbeit mit Herstellern und Anwendern erarbeiteten Diagnosekonzept. Darüber hinaus hat Krohne weitere Diagnosefunktionen hinzugefügt. Mit der Applikationsdiagnose erhält der Anwender Informationen über den Gerätezustand und die Güte des Messwerts sowie Hinweise auf mögliche Anwendungsfehler. Diese Möglichkeit kann damit für eine effiziente, vorbeugende Instandhaltung genutzt werden, was zur Vermeidung von Geräte- oder im schlimmsten Fall Anlagenausfällen führen kann. Optiflux führt in regelmäßigen Abständen Unruhemessungen, Widerstandsmessungen, Linearitätsprüfungen sowie Verpolungen der Magnetfelder durch. Aus den ermittelten Messergebnissen lässt sich dann auf Fehlerzustände schließen. Voraussetzung dafür ist, dass auf die entsprechenden Messergebnisse Grenzwerte gesetzt wurden, die in der Applikation nicht über- oder unterschritten werden dürfen. Mit ein wenig Erfahrung kann der Anwender dann auf Applikationsprobleme schließen, die das Messgerät im Prozess permanent überprüft und selbstständig erkennt.

Optiflux wird standardmäßig mit einem kompletten Diagnosepaket ausgeliefert. Jeder Anwender kann dann die für seine Industrie relevanten Parameter auswählen. Gasblasen oder Elektrodenkorrosion ermittelt das Durchflussmessgerät durch die Unruhemessung, bei der das obere Elektrodensignal mit dem unteren multipliziert wird. Über das Messen dieses Elektrodenrauschens weist das Gerät auf Fehlerursachen hin. Gasblasen beispielsweise im Kühlkreislauf führen nicht nur zu einer ungenauen Durchflussmessung, sondern im Falle von BP unter Umständen auch zu mangelhafter Kühlung. Beim Durchfluss von Chemikalien ist vor allem die Überwachung der Elektroden bedeutend. Sollten diese korrodieren, könnte nicht nur die exakte Dosierung der einzelnen Stoffe beeinträchtigt werden, sondern es könnten auch Gefahrstoffe austreten. Die Messung des Elektrodenwiderstands lässt je nach ermitteltem Wert Rückschlüsse auf Elektrodenbelag, Elektrodenkurzschluss, eine zu geringe Leitfähigkeit oder eine zu hohe Medien- bzw. Spulentemperatur zu. Wie bei der Elektrodenkorrosion führen auch Beläge, Kurzschlüsse oder zu geringe Leitfähigkeit des Mediums meist zur Ausgabe falscher Messwerte und damit zu Produktionsbeeinträchtigungen. Auch eine zu hohe Medientemperatur wäre zum Beispiel für Norske Skog bedenklich, vor allem in den TMP-Anlagen, in denen aus Holzschnitzeln Zellstofffasern für die Papierproduktion gewonnen werden. Optiflux erkennt diese Fehlerzustände und versetzt den Anwender in die Lage, die Ursachen rechtzeitig zu beseitigen. Bei der Magnetfeld-Verpolung wird in regelmäßigen Abständen ein stark inhomogenes Magnetfeld erzeugt. Sobald eine Störung des Strömungsprofils auftritt, weicht die Elektrodenspannung vom regulären Wert ab. Dadurch lässt sich nicht nur eine Änderung des Strömungsprofils erkennen, sondern auch, ob eine Rohrleitung nur teilgefüllt ist oder eine Beschädigung der Auskleidung vorliegt. Änderungen des Strömungsprofils und teilgefüllte Rohrleitungen können ein Hinweis auf Ablagerungen sein. Zwar sind die Auskleidungen des Optiflux weitestgehend anhaftungsneutral und korrosionsfest, die Diagnosefunktionen geben dem Anwender allerdings zu jedem Zeitpunkt die entsprechende Gewissheit.

Zu guter Letzt gibt die Linearitätsprüfung Aufschluss über externe Magnetfelder. Dabei muss auch bei halbem Feldstrom und entsprechender interner Korrektur der Messwert stets gleich bleiben. Externe Magnetfelder resultieren in der Regel aus der Nähe anderer Feldgeräte. Bei BP und Norske Skog wird diese Diagnosefunktion wahrscheinlich nicht zum Tragen kommen, da bei der Anlagenplanung auf die Einhaltung entsprechender Abstände geachtet wurde. Die im Optiflux integrierte Leitfähigkeitsmessung lässt auf Medienwechsel schließen und ermöglicht es dem Anwender, auch Medien mit anderer Dichte durch ein Rohr zu leiten und den Durchfluss trotzdem zuverlässig zu ermitteln.

Das Durchflussmessgerät ermittelt im Rahmen der 100-%-Out-of-Spec-Prüfung online und in regelmäßigen Abständen, ob sich das Messgerät noch innerhalb seiner Spezifikation befindet. Im Einzelnen wird durch die Einspeisung eines Testsignals die Genauigkeit des Messgeräts überprüft. Aber auch die Genauigkeit des Feldstroms, mit dem das Magnetfeld erzeugt wird, ist Gegenstand der Selbstüberwachung. Die Messspannung, die zwischen den Elektroden gemessen wird, ist proportional zum Magnetfeld der Spule und zur Durchflussgeschwindigkeit. Damit kann die Linearität des Messgeräts kontrolliert werden. Wird bei konstanter Durchflussgeschwindigkeit das Magnetfeld zyklisch halbiert, wird erwartet, dass sich auch das Messsignal halbiert. Ist das nicht der Fall, liegt eine Nichtlinearität vor. Diese Diagnosefunktion ist unabhängig von der Anwendung von jedem Nutzer einsetzbar.

Die klassische 100-%-Gerätediagnose beinhaltet Tests der Mikroprozessoren, der Softwareabläufe, der Speicherbausteine, der Ausgänge und der Elektroniktemperatur. Diese Überprüfungen erfolgen konventionell über entsprechende Software-Tools oder im letzteren Fall durch eine Temperaturmessung. Alle Testergebnisse der 3 x 100-%-Diagnose können via Hart und das Bedientool PACTware angesehen und ausgedruckt werden, so dass aufwändige manuelle Verifikationsmessungen entfallen.

cav 400

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