Online-Partikelzähler

Dipl.-Ing. Markus Klotz, Dietmar Beer

Im Gegensatz zur bisher üblichen Trübungsmessung, bei der die räumliche Streulichtverteilung im Verhältnis zur Partikelgröße steht, arbeitet die Partikelzählung nach dem Lichtblockadeprinzip. Hierbei schwächt ein Partikel, der die Meßzelle des Sensors durchquert, den Lichtstrahl der Laserlichtquelle und erzeugt auf der Empfängerseite einen Schatten. Die hochempfindliche Detektoreinheit setzt die Lichtschwächung in ein Spannungssignal um, das den Durchmesser des Partikels charakterisiert. Vorteil der Meßmethode: Der Sensor erfaßt jeden einzelnen Partikel und sammelt die einzelnen Informationen im Speicher des Partikelzählers. Dadurch lassen sich schon geringste Konzentrationen von Feststoffen in Flüssigkeiten messen.

Partikelzähler finden im Labor oder als Online-Variante direkt vor Ort Anwendung. Die Labormessung wird überwiegend dort praktiziert, wo einzelne Chargen aus der Produktion zu vermessen sind. Dabei gilt es folgendes zu beachten: Eine Flaschenprobe, die zeitverzögert gemessen wird, neigt zu Algenbildung oder Bakterienwuchs. Dies führt leicht zu falschen Meßergebnissen. Auch das Agglomerieren von Partikeln am Boden des Probenbehälters macht Schwierigkeiten.

Die Online-Variante hat diese Probleme nicht. Sie zweigt die Probe unmittelbar aus dem Prozeßstrom ab und leitet sie in einem Bypaß durch die Meßzelle des Lasersensors. Das Meßsystem arbeitet in einem geschlossenen Raum. Dies verhindert zum einen Verschmutzungen durch Fremdeintrag, zum anderen kann keine Agglomeration der Partikel stattfinden. Die Online-Partikelmessung eignet sich deshalb für Langzeituntersuchungen unter verschiedenen Prozeßbedingungen an Fertigungs- oder Filteranlagen.

Unterschiedliche Prozeßabläufe, Druckstöße oder Erschütterungen im Rohrleitungssystem lösen häufig Partikel aus der Anlage. Ein kurzzeitiger Anstieg des Verunreinigungsgrades ist das Resultat. Wird zu diesem Zeitpunkt eine Flaschenprobe für die Laboruntersuchung abgefüllt, entsteht ein völlig falsches Bild über den Zustand der Anlage oder des Produktes.

Mit der Online-Messung lassen sich im Dauerbetrieb rasch Störungen wie Filterdurchbrüche, das Anwachsen von Bakterienkulturen oder durch Verschleißteile bedingte Defekte in der Anlage feststellen. Bei Überschreiten der zulässigen Grenzwerte löst das Partikelmeßsystem in der ersten Stufe einen Voralarm aus. Bei Überschreitung des zweiten Grenzwertes schaltet es die Anlage ab, damit es zu keinen weiteren Schäden oder Produktausschuß kommt.

Damit das Meßsystem die Zahl der Partikel exakt volumenbezogen bestimmen kann, muß ein konstanter Mengenfluß durch die Meßzelle gewährleistet sein. Dies läßt sich beispielsweise mit Hilfe einer Doppelkolbenpumpe bewerkstelligen. Während ein Kolben sich mit dem Medium füllt, wird der zweite Kolben in die Meßzelle ausgedrückt. Durch dieses Wechselspiel ist ein geregelter Durchfluß ohne Druckschwankungen garantiert. Leitungsdrücke größer oder gleich 4 bar und hochviskose Medien bis zu einer Viskosität von 350 mm2/s stellen für diese Anordnung kein Problem dar.

Die Partikelzähler für die Online-Messung sind teurer als die üblichen Laborgeräte. Dies gilt es durch innovative Anlagenlösungen auszugleichen. Hierzu werden programmierbare Meßstellenumschalter eingebaut. Ein Partikelzähler kann so bis zu sechs Meßstellen automatisch überwachen. Ein eigens entwickeltes Computerprogramm steuert den Meßablauf und ordnet das Meßergebnis der Meßstelle zu. Für die einzelnen Meßstellen kann der Anwender – je nach Leitungslänge der Zuführleitung – ein entsprechendes Vorlaufvolumen programmieren.

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