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Klassiker im Aufwind

Schwebekörperdurchflussmessgeräte sorgen für sichere Probenahmen in der Prozessanalytik
Klassiker im Aufwind

Derzeit steht die Effizienzsteigerung von Prozessen ganz oben auf der To-do-Liste der Betreiber. Die Anlagen sollen besser ausgelastet und die Prozesse genauer gefahren werden, sei es, um die Qualität des Endproduktes zu verbessern, die Ausbeute zu erhöhen oder den Energieeinsatz zu optimieren. Die Prozessanalytik liefert die dafür nötigen Informationen. Dabei kommt der Probenahme und der Dosierung von Hilfsgasen eine besondere Rolle zu, die dank Schwebekörperdurchflussmessverfahren sicher gelingt.

Ob Energie, Rohstoffe oder Arbeitskraft – kein Unternehmen kann es sich derzeit leisten, mit den Ressourcen verschwenderisch umzugehen. Um im internationalen Wettbewerb zu bestehen, ist es nötig, kundenspezifische Produkte zu entwickeln, die zur vereinbarten Zeit zu wettbewerbsfähigen Preisen geliefert werden. Während die physikalischen Parameter, also Durchfluss, Druck oder Temperatur, den Prozess regeln und beherrschen, kann darüber hinaus mit den spezifischen Methoden der Prozessanalytik die Wertschöpfung gesteigert werden. Zum Beispiel lassen sich Trends über die stoffliche Zusammensetzung eines Zwischenprodukts ermitteln, um dann den Prozess dementsprechend zu regeln. Die Online-Prozessanalytik liefert substanzspezifische Informationen im ppm-Bereich auch für schwierig zu unterscheidende Komponenten.

Robust und zuverlässig
Für eine erfolgreiche Analyse sind eine ganze Reihe an Voraussetzungen nötig. Allen voran müssen die Geräte robust sein, da sie rund um die Uhr arbeiten. Eine weitere Herausforderung liegt in der richtigen Probenahme. Der Probestrom muss repräsentativ sein, von daher ist eine hohe Genauigkeit bei der Dosierung des Probestroms entscheidend. Und hier bewährt sich ein Messverfahren, das wegen seiner Einfachheit häufig unterschätzt wird – die Schwebekörperdurchflussmessung. Sie gehört noch immer zu den zuverlässigsten Messmethoden und wird daher bevorzugt für die Dosierung oder Überwachung des Durchflusses der Proben- und Hilfsgase in Analysesystemen eingesetzt. Die Geräte sind im direkten Umfeld von fast allen gängigen Prozessanalysegeräten, wie Gaschromatographen, Massespektrometern, Dichte-, Taupunkt- oder Feuchteanalysatoren eingebaut. Die lokale Anzeige ermöglicht eine sofortige Kontrolle der Betriebsbedingungen. Insbesondere die Robustheit sehen die Gerätebauer als Vorteil, da die Proben oft entflammbar, toxisch oder korrosiv sind. Darüber hinaus überzeugt dieser Durchflussmessgerätetyp durch seinen geringen Druckverlust und seine Langzeitstabilität, Wartungsarmut sowie die einfache Installation. Zudem misst er selbst bei niedrigem Betriebsdruck und geringen Durchflussmengen präzise. Es werden nur kurze Ein- und Auslaufstrecken benötigt. Bei bestimmungsgemäßem Betrieb arbeitet so ein Gerät über Jahrzehnte problemlos – meist länger als die Anlage betrieben wird.
Einfach, aber effektiv
Krohne bietet die komplette Bandbreite der Schwebekörpertechnologie mit Glas- oder Metallkonen, von der Kleinstmengenmessung mit Dosiervorrichtung bis hin zur Prozessüberwachung von DN 100 Rohrleitungen. Messgeräte, die nach dem Schwebekörperprinzip arbeiten, bestehen in der Regel aus einem senkrecht stehenden konischen Messrohr aus Glas, Metall oder Kunststoff. Darin bewegt sich ein applikationsabhängig geformter Schwebekörper, der aus unterschiedlichsten Materialien gefertigt sein kann, frei auf und ab. Das Medium strömt bei den meisten Durchflussmessgeräten von unten nach oben und hebt den Schwebekörper an. Bei konstantem Durchfluss stabilisiert sich die Lage des Schwebekörpers bis die an ihm angreifende Auftriebskraft, der Formwiderstand und sein Gewicht im Gleichgewicht sind. Bei Glaskonen werden die Messwerte auf Höhe der Messkante des Schwebekörpers auf einer Skala direkt abgelesen. Bei Metallkonen wird die Höhenstandstellung des Schwebekörpers durch ein magnetisches Kopplungssystem zur Anzeige gebracht. Der Messtechnikspezialist bietet darüber hinaus auch Schwebekörpermessgeräte an, die in einer umgekehrten (Durchfluss von oben nach unten) oder waagerechten Einbaulage installiert werden können.
Vielseitig einsetzbar
Zu den Standardgeräten gehören Durchflussmessgeräte des Typs H 250, die vielseitig für leitende und nicht leitende Flüssigkeiten und Gase einsetzbar sind. Die robuste Ganzmetallausführung sorgt für eine hohe Druck-, Temperatur- und Medienbeständigkeit und hält extremen Einsatz- und Umgebungsbedingungen stand. Das Gerät bietet standardmäßig eine Messspanne von 1 : 100, kann also beispielsweise einen Messbereich von 10 bis 1000 l/h abdecken. Ohne elektrische Hilfsenergie wird die durchflussabhängige Höhenstellung des Schwebekörpers im Messkonus durch eine magnetische Kupplung auf die Skala des Anzeigeteils übertragen. Bis zu zwei einstellbare Grenzwerte der Signalgeber werden ebenfalls auf der Skala angezeigt. In der elektronischen Ausführung mit Bargraph-Anzeige erfassen moderne Magnetfeldsensoren berührungslos und hysteresefrei die Position des Schwebekörpers. Das System arbeitet standardmäßig mit einem linearen Stromausgang in 2-Leiter-Technik (eingeprägter Strom 4…20 mA).
H 250 ist auch mit Edelstahlgehäuse erhältlich und in Verbindung mit der EHEDG-Anerkennung hervorragend für sterile Umgebungen geeignet. Die glatten Edelstahloberflächen mit einer Oberflächenrauheit der medienberührten Teile von <0,8 µm erschweren Ablagerungen und sind sehr gut zu reinigen. In Kombination mit einem Aufbau ohne Toträume und Stagnationszonen haben Mikroorganismen keine Chance haften zu bleiben und sich zu vermehren.
Eine andere Variante sind die Schwebekörperdurchflussmessgeräte DK 32 und DK 34, die wegen ihrer robusten Ausführung besonders für schwierige Einsatz- und Umgebungsbedingungen und geringe Durchflussraten geeignet sind. Während das Durchflussmessgerät DK 32 über horizontale Anschlüsse und standardmäßig über ein Nadelventil zur Feineinstellung im Gerätefuß oder -kopf verfügt, besitzt das DK 34 vertikale Prozessanschlüsse und kein Ventil. Hierbei ist ein direkter Anschluss eines Differenzdruckreglers möglich, um bei schwankendem Betriebsdruck konstante Durchflüsse zu gewährleisten. Das DK 32 ist auch in einer Hochtemperaturversion für Messstoff- und Umgebungstemperaturen bis 200 °C erhältlich. Die hohen Temperaturen verhindern eine Unterschreitung des Taupunkts bei den gemessenen Gasen. Neben den Ganzmetallgeräten ermöglichen Schwebekörpermessgeräte mit Glasmesskonus wie DK 46/47/48/800 oder VA 40 eine schnelle Sichtprüfung des fließenden Mediums wie sie z. B. bei Verschmutzungsgefahr erforderlich ist.
Erfolgreich mit SIL2
Im Zuge der aktuellen Normung nach IEC 61508 werden auch Schwebekörperdurchflussmessgeräte in die Sicherheitsbetrachtung kritischer Anwendungen mit einbezogen. Dazu gehört u. a. eine Klassifizierung der verwendeten Messgeräte nach ihrem Safety Integrity Level (SIL). Die Sicherheits-Integritätsstufe eines Systems ist vereinfacht gesagt ein Maß für die Risikoreduzierung beim Einsatz als Teil einer Schutzeinrichtung. Die DK 32/34/37 Schwebekörperdurchflussmessgeräte eignen sich in SIL2-Systemen zur Messung von Flüssigkeiten ab 0,2 l/h und Gasen ab 2 l/h. Für größere Durchflussraten ist der Schwebekörperklassiker H 250 mit SIL2-Einstufung bereits seit 2005 in sicherheitsgerichteten Kreisen im Einsatz. Die DK 32/34/37 mit induktiven Grenzwertschaltern sind sowohl in der Grundvariante, als auch mit optionalem Differenzdruckregler oder Flanschanschlussadapter für den Einsatz in SIL2-Anwendungen geeignet.
Halle 10.2, Stand F25
Online-Info www.cav.de/0509485
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