Den Energieverbrauch optimieren

Multivariabler Messumformer zur Massenstrommessung von Gasen

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Die Produktion in der chemisch-pharmazeutischen Industrie erfordert in vielen Bereichen einen hohen Energieeinsatz. So hatte die Branche im Jahr 2017 etwa 20 % Anteil am Gesamtverbrauch der deutschen Industrie mit insgesamt 318,3 Mio. t SKE. Vor diesem Hintergrund erfordern technische Prozesse wie Trocknen, Heizen und Kühlen zuverlässige, den Energieverbrauch optimierende Messsysteme.

Neben der Erzeugung von Heißwasser und Dampf variiert das Spektrum typischer Prozesse in der chemischen Industrie von Wärme- und Trocknungsaufgaben bis hin zu Aufgaben der Inertisierung. Notwendig ist jeweils die Regelung der meist gasförmigen Betriebsstoffe mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Für diese MSR-Aufgaben sind ganz unterschiedliche Verfahren nutzbar: thermische Durchflussmesser oder mechanische Zähler wie Turbinen oder Ovalradzähler oder auch Blenden, Venturis und Staudrucksonden. Jedes dieser Messsysteme hat zum Teil erhebliche Nachteile. Thermische Durchflussmesser beispielsweise besitzen einen Drift und haben kurze Rekalibrierungsintervalle. Die Umstellung auf andere Gase als Luft, wie auf die Brennergase Erdgas, Butan, Acetylen etc., ist kompliziert und teuer, weil jeweils neu kalibriert werden muss. Mechanische Zähler wie Turbinen oder Ovalradzähler kennen Verschleiß, haben keine integrierte Druck- und Temperaturkompensation und sie sind teuer. Vergleichsweise teuer sind auch Blenden, Venturis sowie Staudrucksonden; sie erfordern außerdem hohen Aufwand hinsichtlich Installation, Verdrahtung und Auswertung.

Differenzdruck-Durchflussmesser

Der Differenzdruck-Durchflussmesser Deltaflow C von Systec Controls kennt diese Nachteile nicht. Er ist ein kleiner, schneller, multivariabler Messumformer zur Massenstrommessung von Gasen. Er misst sehr präzise (ab 2 % vom Messwert) Durchfluss,

Druck, Temperatur und errechnet daraus den aktuellen Massenstrom. Die Messung ist langzeitstabil und reagiert unempfindlich auf übliche Verschmutzungen wie Rohrabrieb, Ölreste vom Kompressor, Staub und normalen Kondensatanfall.

Auf wenigen Quadratzentimetern sind in dem Messumformer besonders schnelle Sensoren für Differenzdruck, statischen Druck und Temperatur integriert. Die Massenstrommessung erfolgt 2000 Mal in der Sekunde. Deltaflow C ist z. B. auch für die Steuerung der Druckluft in Lackierrobotern im Einsatz; hier muss 10-bar-Druckluft im Bereich von weniger als 10 ms gesteuert werden, um perfekte Lackierergebnisse zu erreichen. Auch extrem dynamische Vorgänge wie z. B. pulsierende Strömungen oder schnellste Prozesssteuerungen sind zuverlässig messbar, da die Elektronik keine Radizierfehler macht: Dieser Fehler tritt auf, wenn bei pulsierenden Strömungen die Wurzel aus einem gedämpften Differenzdruckwert gezogen wird, wie dies bei klassischen dp-Messungen wie Blenden oder Venturis der Fall ist. Mathematisch richtig ist es, erst die Wurzel aus den pulsierenden Messwerten zu ziehen, um den pulsierenden Massenstrom zu errechnen, und dann den errechneten Massenstrom zu dämpfen. Ansonsten können Fehler von bis zu 20 % v. M. und mehr durch den Radizierfehler entstehen. Der Microcontroller des Deltaflow C verrechnet die Werte zu einem Massenstrom und stellt dem Anwender das Massenstromsignal sowie die Druck- und Temperatursignale zur präzisen Brennersteuerung zur Verfügung. Der breite Messbereich geht bis 1:25.

Die Montage ist einfach, weil Druck- und Temperaturkompensation nicht separat eingebaut und verrechnet werden müssen. Bei Rohrdurchmessern bis 1½“ werden die Deltaflow-C-Venturis einfach über Gewindemuffen in die Rohrleitungen eingeschraubt. Für große Durchmesser sind sie als Eintauch-Staudrucksonde verfügbar. Bei normalem Betrieb ist der Deltaflow C wartungsfrei. Im Regelfall genügt ein Kalibrierintervall von 60 Monaten.

Bei hohen Temperaturen einsetzbar

Deltaflow-C-Geräte messen ultrareine, aber auch leicht verschmutzte Medien. Die Messbreite reicht von -60 bis 160 °C, optional 210 °C, bei Drücken von 0 bis 14 bar. Für

Anwendungen bei höheren Drücken und

Temperaturen (bis 600 bar und 1280 °C) bei Gasen, Dampf und Flüssigkeiten und starken Verschmutzungen liefert Systec Controls Deltaflow-Staudrucksonden mit abgesetzten Transmittern. Diese erfüllen alle notwendigen Atex-Anforderungen und sind nach Druckgeräterichtlinie gefertigt.

Das Deltaflow-C-Messsystem bietet eine komplette Venturi- oder Staudrucksonde mit Differenzdruck-, statischem Druck- und Temperatursensor samt Auswertung. Über die Analogausgänge können die Durchfluss-, Druck- oder auch die Temperaturwerte übertragen werden.

Um all diese Vorteile nutzen zu können, kommt es auf die richtige Auswahl und Dimensionierung der Differenzdruck-Durchflussmesseinheit an. Falsch eingebaute und fehlerhaft dimensionierte dp-Messungen führen zu umweltkritischen, in jedem Fall unwirtschaftlichen Verbrennungsprozessen. Erfahrene Projektanten, die Messungen von der Auslegung bis zur Inbetriebsetzung begleiten, sorgen für optimale Brennerregelung.

Das Engineering wird mit dem kostenlosen dfc-Selektor sehr einfach. Das Tool berechnet den Einsatzbereich, den Druckverlust, die zu erwartenden Genauigkeiten und zeigt dem User die Einstellungen über das Display oder die DIP-Schalter an. Damit ist eine Inbetriebnahme in wenigen Minuten möglich.

Deltaflow C kann einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Brennereffizienz und damit zur Senkungen von Energieverbrauch und CO2-Ausstoß leisten. Immerhin lagen im Jahr 2015 die CO2-Emissionen aus der Verbrennung von Brennstoffen laut Umweltbundesamt bei 742 Mio. t CO2 (UBA 2017). Dies entsprach 96 % der CO2-Emissionen bzw. 84 % der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav1019systeccontrols


Autor: Reinhold Kuchenmeister

Fachjournalist


Im Fokus: Differenzdruckmessverfahren

  • Dp-Messverfahren können bei praktisch allen Aggregatszuständen (außer fest), allen Drücken und allen Temperaturen eingesetzt werden.
  • Richtig ausgelegt, sind dp-Messverfahren unempfindlich gegenüber Schmutz, Kondensat und Korrosion.
  • Dp-Messverfahren sind praktisch verschleißfrei und überstehen ein komplettes Anlagenleben.
  • Dp-Messverfahren sind einfach rekalibrierbar, die Sensoren (Druck, Temperatur, Differenzdruck) sind preiswert und von hoher Langzeitgenauigkeit.
  • Dp-Messverfahren liefern – richtig dimensioniert – im weiten Messbereich ausgezeichnete Genauigkeiten.


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