Hochpräzise, nicht-invasive Temperaturmessung

Zusammenspiel von Sensorik und Software

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Nie wieder ein Loch in den Prozess bohren zu müssen, um die Temperatur zu messen, bringt ein hohes Maß an Sicherheit mit sich. Die ABB-Entwickler haben sich daher die Frage gestellt: Wie kann die Außenflächentemperatur der Wand zur Messung der tatsächlichen Prozesstemperatur verwendet werden? Die Lösung zur nicht-invasiven Temperaturmessung: eine Kombination aus nicht-invasiver Sensorik und modellbasiertem Algorithmus.

Die Temperatur ist der am häufigsten gemessene Parameter in der Prozessindustrie. Meistens dient die Temperaturüberwachung der Gewährleistung der Anlagensicherheit, der Sicherung der Produktqualität und der Steigerung der Prozesseffizienz. Die Messungen werden in der Regel invasiv durchgeführt, wobei die Thermometerstäbe durch ein Schutzrohr abgeschirmt sind. Die Schutzrohre müssen für die Eigenschaften des Messmediums ausgelegt werden, um den Temperaturfühler vor chemischen und mechanischen Belastungen zu schützen. Eine besondere Herausforderung stellen abrasive Stäube oder Sande dar, die sich mit hoher Geschwindigkeit durch eine Rohrleitung bewegen. Da sowohl abrasive als auch chemisch aggressive Medien zu einem kritischen Abtrag des Schutzrohrmaterials führen können, müssen diese Schutzrohre regelmäßig inspiziert und bei Bedarf ausgetauscht werden. Spezielle Schutzrohrmaterialien führen dabei zu hohen zusätzlichen Kosten.Die Inspektion und der Austausch von Schutzrohren erfordert einen zumindest teilweisen Stillstand der Anlage und meistens auch ein vollständiges Entleeren des Systems. Dies gilt auch für den Fall, dass zusätzliche Messstellen installiert werden sollen. Weiterhin kann die Verwendung vonSchutzrohren in einer Rohrleitung den Aufwand für die Reinigung erhöhen, wenn z. B. eine regelmäßige Reinigung durch Molche nicht möglich ist.

Gefahr von Leckagen

Bereits bei Planung und Konstruktion einer Anlage fallen Kosten an für zusätzliche Öffnungen in Behältern und Rohrleitungen, über die der Temperaturfühler in das Messmedium eingebracht wird. Hier sind z. B. Flansche und auch strukturelle Verstärkungen erforderlich. Neben erhöhten Kosten muss unbedingt auch der Sicherheitsaspekt berücksichtigt werden. Jeder Bruch in der Kontinuität der Wand eines Industrierohrs birgt das Potenzial für Leckagen oder sogar katastrophale Ausfälle. Schutzrohre können in strömenden Medien durch Wirbelbildung in Schwingungen versetzt werden und dadurch im Extremfall brechen. Die Auswirkungen eines Lecks können vom Verlust von Hunderttausenden von Litern Wasser in einer Stadt, die gegen eine Dürre kämpft, bis hin zur Freisetzung von giftigen Gasen reichen. Jede Messtechnik, die mit der Leistung herkömmlicher Geräte mithalten kann, ohne in die Rohrwand einzudringen, hat daher enorme Vorteile für die Anwender. ABB hat sich dieser Herausforderung gestellt und sich daran gemacht, eine einfachere und sichere nicht-invasive Sensorik zu entwickeln. Das Ergebnis ist der industrielle Temperaturfühler Nitemp, mit dem ABB nun diese Vision in die Tat umsetzt. Nitemp gehört zur Produktfamilie Sensytemp TSP. Er wird als Sensytemp TSP341-N geführt.

Modellbasierter Algorithmus

Der Nitemp-Temperaturfühler lässt sich ohne Herunterfahren der Anlage oder Öffnen des Prozesses anbringen. Die Installation eines Schutzrohrs ist nicht notwendig. Dabei erreicht Nitemp die gleiche Messqualität wie invasive Methoden. Mit einem Doppelsensor und einem speziell entwickelten, modellbasierten Algorithmus zur Bestimmung der Mediumstemperatur liefert er sehr genaue Messwerte. Zwei dicht beieinander liegende Sensorelemente erfassen nicht nur die Temperatur, sondern auch deren lokale räumliche Verteilung und Dynamik in kurzer Zeit. Diese zusätzlichen Informationen werden in eine Prozesstemperaturschätzung mit hoher Genauigkeit und Reaktionsfähigkeit umgewandelt. Das Gerät verwendet industrieerprobte Komponenten und arbeitet daher auch bei höheren Temperaturen zuverlässig. Es enthält einen Messumformer, basierend auf dem Temperaturmessumformer für die Fühlerkopfmontage TTH300. Die Kommunikation erfolgt über 4…20-mA- und Hart-Protokoll. Mit den in die Firmware des Messumformers integrierten Nitemp-Berechnungsalgorithmen wird die Prozesstemperatur in einem Messbereich von -40 bis 400 °C in Echtzeit berechnet und ausgegeben. Der Anschlusskopf des TSP341-N besteht aus epoxid-beschichtetem Aluminium oder CrNi-Stahl mit optionaler LCD-Anzeige

Hohe Nutzerfreundlichkeit

Darüber hinaus ist die Handhabung des Messgeräts von der Bestellung bis zur Wartung unkompliziert. Dank des einheitlichen ABB-Look-and-Feel mit Textanzeige ist die Inbetriebnahme und Bedienung intuitiv. Der einzige für die Nitemp-Berechnungsalgorithmen relevante Parameter ist die Information, ob eine Isolierung an der Messstelle vorhanden ist oder nicht. Weitere Parameter wie Dicke, Material oder Wärmeleitkoeffizient von Rohrleitung oder Behälter an der Messstelle oder auch spezifische Informationen zu Material und Geometrie der Isolierung werden für den einwandfreien und exakten Betrieb des Fühlers nicht benötigt.

Das Gerät ist für verschiedene Medien- und Rohrdurchmesser geeignet und kann in allen Bereichen der Prozessindustrie und Energieerzeugung eingesetzt werden. Der Temperaturfühler verfügt über weltweite Zulassungen für den Explosionsschutz bis Zone 0. Der Einsatz bei flüssigen Medien mit niedriger Viskosität, hoher Wärmeleitfähigkeit und/oder turbulenter Strömung in Metallrohren ist besonders vorteilhaft. Die Anwendungen reichen von Prozessen mit gefährlichen Medien, Prozessen mit besonderen Hygieneanforderungen und/oder großem Reinigungsbedarf bis zu Hochdruckprozessen mit hohen Biegebelastungen oder dem Einsatz bei abrasiven Medien.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0319abb

Halle 11, Stand A35


Autor: Roman Urbanc

Business Development Manager Level and Temperature Products,

ABB

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