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Die Messung von mehreren Phasen, sogenannte Multiphase Level, stellt die Hersteller von Prozessmessgeräten vor einige Herausforderungen. Dazu zählen neben den oftmals nicht sauber ausgebildeten Trennschichten auch die – teilweise nur geringfügig – unterschiedlichen Phasendichten. Multiphase-Level-Messungen werden überall dort eingesetzt, wo ein Live-Bild des hochkomplexen Trennungsprozesses in einem Behälter zur Anpassung bestimmter Prozessparameter gewünscht wird. Einsatzbeispiele hierfür sind Abscheider, Lagertanks, Entsalzer und Hydrocracker. Diese Anwendungsbereiche machen deutlich, dass Multiphase-Level-Messungen häufig bei Prozessen mit extremen Bedingungen eingesetzt werden, was radiometrische Messverfahren ins Spiel bringt. Das Messprinzip der Radiometrie basiert auf der Abschwächung von Strahlung beim Durchdringen von Materie. Der Detektor misst die vom
radioaktiven Strahler ausgehende und durch das im Behälter befindliche Material abgeschwächte Strahlung. Das resultierende Signal kann dann mittels einer Kalibrierung
einem entsprechenden Messwert, zum Beispiel einem Dichtewert, zugeordnet werden. Das Verfahren ist nahezu unabhängig von sonstigen Prozessbedingungen wie Behältergröße, Wandanbackungen oder Einbauten im Behälter.
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Messsystem und Vorteile
Mit dem Multiphase-Level-Messsystem Emulsionsens von Berthold hat der Anwender die Möglichkeit, einen Einblick in den Prozessbehälter zu bekommen und die sich darin ausgebildeten Trennschichten zu überwachen.Emulsionsens besteht aus einer Kombination von hochempfindlichen Szintillationsdetektoren und Gammaquellen geringer Aktivität, die entlang des gewünschten Messbereichs angeordnet sind. Basierend auf dem Prinzip der Radiometrie und einer entsprechenden Kalibrierung liefert jeder Detektor einen individuellen lokalen Dichtewert, der per Hart-Signal an ein kundenseitiges Prozessleitsystem weitergeleitet und dort zur Erstellung eines Dichteprofils über den gesamten Messbereich herangezogen werden kann. Bild 1 zeigt schematisch das Messprinzip an einem Entsalzer und ein resultierendes Dichteprofil. Durch die Montage der Detektoren an der Behälteraußenwand (Bild 2) sind diese leicht zugänglich und können dadurch einfach justiert werden. Eine einmalige Kalibrierung des Systems im Rahmen der Erstinbetriebnahme ist ausreichend, eine Nachkalibrierung ist nicht erforderlich. Da weder mechanisch bewegliche Teile verbaut sind, noch Kontakt der Sensoren zum Messgut besteht, sind radiometrische Systeme für Verschleiß- und Wartungsfreiheit bekannt. Aufgrund des gebogenen Tauchrohres, das zur Positionierung der gekapselten Strahler dient, ist die Länge des Messweges an jeder Position nahezu gleich (500 mm) und möglichst viel Messgut wird erfasst, wodurch eine repräsentative Messung und Abbildung des Dichteprofils möglich ist. Sowohl der lange Messweg als auch der Einsatz von hochenergetischen Gammaquellen (z. B. Cs-137) macht das Messverfahren unempfindlich gegenüber Anbackungen an der Behälterwand und dem Tauchrohr. Durch die auf dem Behälter montierte Abschirmung können die Quellen beispielsweise für Wartungsarbeiten aus dem Tauchrohr gezogen und sicher verstaut werden, sodass dann aus Sicht des Strahlenschutzes ein bedenkenloses Betreten des Behälters gewährleistet werden kann.
Anschluss einer Auswerteeinheit
Außerdem bietet Emulsionsens die Möglichkeit eine Auswerteeinheit anzubinden.
Basierend auf dem erstellten Dichteprofil bestimmt diese Einheit mittels interner
Algorithmen die Lage der einzelnen Trennschichten und stellt diese als 4…20 mA-Stromsignale zusätzlich zu den einzelnen Dichtewerten der Detektoren zur Verfügung. Die Auswerteeinheit bietet nicht nur den Vorteil der Redundanz, sondern stellt auch die Messwerte in Echtzeit dar. Balkendiagramme und zeitliche Verläufe der Phasendichten ermöglichen dem Anwender einen schnellen Überblick bzw. Einblick in seinen Behälter, um so wichtige Kontrollparameter (beispielsweise Verweildauer oder Chemikalienzugabe) anpassen zu können. Mit Emulsionsens kann somit die Wahrscheinlichkeit von Störungen reduziert und gleichzeitig der Durchsatz des Entsalzers gesteigert werden. Langfristig führt diese Prozessoptimierung nicht nur zur besseren Beherrschung der Trennprozesse, sondern auch zu Kosteneinsparungen.
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AutoRIN Sabrina Nees
Produktmanager,
Berthold
