Im laufenden Prozess austauschbar

Dr. Monika Heisterkamp

Die im Jahre 2004 durch Endress+Hauser eingeführte Sensortechnologie Memosens hat sich im harten Industriealltag bewährt. Es stehen Sensoren für die Parameter pH, gelösten Sauerstoff sowie Leitfähigkeit zur Verfügung und die Plattform wird sukzessive ausgebaut. Insbesondere für die pH-Sensoren stehen alle Sensortypen zur Verfügung, die einen sicheren Anlagenbetrieb ermöglichen. Der Anwender kann zwischen Sensoren mit Flüssig-, Gel- oder Polymerelektrolyt und verschiedenen Diaphragmatypen wie Keramik-, Teflon- oder dem so genannten offenen Diaphragma den optimalen Sensor für seinen Prozess auswählen. Die unterschiedlichen Elektrolyt- und Diaphragmakombinationen sind sowohl für Glassensoren als auch für die glaslosen Isfet-Sensoren der Tophit-Familie verfügbar. Die Email-Sensoren von Pfaudler mit Memosens-Technologie erweitern in naher Zukunft das Angebot.

Die Merck KGaA hat am Standort Gernsheim pH-Messstellen in der chemischen Produktion auf die intelligente Sensortechnologie von Endress+Hauser umgerüstet. Bei Temperaturen zwischen 75 und 85 °C werden dort Chemikalien in Batchprozessen hergestellt. Der pH-Wert befindet sich dabei gewöhnlich im stark sauren Bereich, kann aber zeitweilig auch bis in den alkalischen Bereich hochgehen. Die Bestimmung des pH-Werts im Prozess erfolgt aufgrund der hohen Qualitätsrelevanz redundant mit der Orbipore-Elektrode CPS91D mit Memosens-Technologie in Verbin-dung mit einem Mycom-S-CPM153 mit digitalem Sensoreingang. Das Messsystem ist über den Profibusausgang im Mycom ins Prozessleitsystem integriert.

Die rauen Prozessbedingungen beanspruchen die eingesetzten Sensoren stark. Nicht nur die pH- und Temperaturbereiche des Prozesses, sondern auch das Medium selbst stellen höchste Ansprüche an die Leistungsfähigkeit und Robustheit. Das Prozessmedium greift die Quellschicht des pH-sensitiven Glases an. Dadurch sinkt die Empfindlichkeit des Sensors und somit auch die Qualität der pH-Messung. Durch regelmäßige Regenerierung der Sensoren kann die Quellschicht wieder in einen optimalen Zustand gebracht werden, wodurch sich die Lebensdauer der Elektroden erhöht. Die Vorteile der Sensortechnologie Memosens kommen speziell in diesen rauen Prozessbedingungen zum Tragen. Durch die induktive Datenübertragung werden die Unwägbarkeiten der analogen pH-Messung wie Feuchtigkeit, Salzbrücken, Potenzialüberlagerungen oder EMV-Störungen ursächlich beseitigt. Herr Werske, MSR-Spezialist im Werk Gernsheim, hebt einen weiteren Vorteil hervor, der für Merck ausschlaggebend war, auf Memosens umzustellen: „Die Möglichkeit, die Sensoren vor Ort einfach auszutauschen, um sie dann zentral unter idealen Bedingungen zu warten, schafft uns solche Qualitäts- und Kostenvorteile, die die Umrüstkosten mehr als rechtfertigen.“ Im Rahmen der innovativen Kalibrier- und Wartungsstrategie setzt Merck hier auf vorausschauende Wartung. Die Betriebsmitarbeiter tauschen die Sensoren vor Ort einfach in regelmäßigen Abständen durch kalibrierte Sensoren aus. Die MSR-Spezialisten warten dann die ausgetauschten Sensoren in der betriebseigenen MSR-Werkstatt nach folgendem Schema:

Danach ist der Sensor wieder einsatzbereit, wird zurück in den Betrieb gebracht und dort im Prozess eingesetzt. Die vorausschauende Wartung wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Sensoren aus. Sie hat sich ungefähr um 30 % verlängert, einige Sensoren waren sogar 6 Monate im Einsatz – so lange hielten die vorher eingesetzten analogen Sensoren nicht. Um dies zu quantifizieren, pflegten die MSR-Spezialisten eine Statistik über alle im Sensor gespeicherten Daten. Die Daten wurden am Messumformer ausgelesen und händisch in die Statistik übertragen. Diese Vorgehensweise war zeitaufwendig, fehleranfällig und verursachte somit hohe Kosten.

Daher setzt Merck jetzt auf das intelligente Datenmanagement für Memosens-Systeme mit Messumformern der Liquiline-Plattform. Die Datenmanagementsoftware Memobase basiert auf einer serverfähigen Datenbank und ist in Kombination mit dem Labormesssystem essenzieller Bestand- teil der Memosens-Instandhaltungsstrategie. Memobase erfasst alle im Sensor gespeicherten Daten, die Kalibrier-/Justierdaten sowie die Prozess- und messstellenspezifischen Daten während der zentralen Kalibrierung der Sensoren. Die Verwaltung der Daten erfolgt ebenfalls zentral und automatisch. Somit kann der Kunde den kompletten Lebenszyklus seiner Memosens-Sensoren, von den Ergebnissen der Werkskalibrierung über die Einlagerung und Inbetriebnahme bis hin zur Verschrottung, lückenlos verfolgen und dokumentieren. Der Zuordnungsschlüssel des Datenmanagements ist neben der eindeutigen Seriennummer des Sensors auch das Messsystem, an dem der Sensor in der Anlage betrieben wurde. Anhand der Messstellenkennzeichnung (TAG) verknüpft die Datenbank die sensorspezifischen Daten wie Seriennummer, Sensortyp und Werkskalibrierdaten stets unveränderbar und unverwechselbar mit den Daten der Messstellen.

Durch die automatische Übertragung aller im Sensor gespeicherten Daten nach der Kalibrierung im Labor wird ein weiterer Datensatz für die Sensorhistorie inklusive dessen Einsatzort über die TAG erfasst. Aus der grafischen Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Steilheit und Nullpunkt erkennt man auf einen Blick, in welchem Zustand der Sensor ist. Auf Basis der Informationen über die Betriebsstunden – speziell in extremen pH- und Temperaturbereichen – wird zusammen mit weiteren Kriterien entschieden, wann ein Sensor regeneriert oder verschrottet wird. Messsysteme und Wartungskonzepte werden also auf Basis der zentral erfassten Sensor- und Messstellendaten analysiert und gegebenenfalls optimiert. Dabei existieren folgende Analysemöglichkeiten:

Werden die Sensoren zum zentralen Kalibriersystem in die MSR-Werkstatt gebracht und dort gewartet, erfordern die Sensorbewegungen praktikable Maßnahmen, um sicherzustellen, dass sie wieder unverwechselbar an das richtige Messsystem angeschlossen werden. Mit Memobase werden die Sensoren bei der ersten Inbetriebnahme im zentralen Kalibriersystem erfasst. Hier kann dem Sensor eine bestimmte Messstelle TAG X oder eine Messstellengruppe TAG-Gruppe 1 zugeordnet werden. Diese Zuordnung wird sowohl in der Datenbank hinterlegt als auch im Sensor selbst gespeichert. Mit dem Zubehör Memoclip kann die Zugehörigkeit auch äußerlich sichtbar gemacht werden, so dass der Sensor während des kompletten Lebenszyklusses eindeutig gekennzeichnet ist. Beim Sensortausch an der Online-Messstelle prüft der Messumformer Liquiline anhand der TAG oder TAG-Gruppe, ob der korrekte Sensor angeschlossen ist. Wird fälschlicherweise ein Sensor mit inkorrekter Zuordnung angeschlossen, führt dies automatisch zu einer Alarmmeldung. Aus Sicherheitsgründen kann die Messstelle erst wieder in Betrieb genommen werden, wenn ein korrekter Sensor angeschlossen worden ist.

cav 402

Memosens

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