Smarte Intelligenz

Der Autor: Matthias Ulmer Produktmanager Dosiertechnik, Grundfos

Bei einer klassischen Dosierpumpe erfolgt die Dosiermengeneinstellung durch Verändern der Hublänge oder der Hubfrequenz. In der Praxis ist die Kalkulation der Einstellparameter wie Hubzahl, Hublänge, Hubvolumen und Hubfrequenz allerdings aufwendig und fehlerbehaftet: Bei zu geringer Hublänge kann es zu Lufteinschlüssen oder Ansaugstörungen kommen. Bei niedriger Hubfrequenz und Taktung des Dosierhubes treten Dosierlücken auf und verhindern ein kontinuierliches Dosieren.

Das von Grundfos entwickelte Prinzip des Digital Dosing eliminiert solche Probleme. Der Einsatz von Schrittmotor- bzw. EC-Antrieben bietet dem Betreiber eine präzise Kontrolle der Hubgeschwindigkeit. Die Dauer jedes Druckhubes variiert je nach eingestellter Dosiermenge. Die Saughubzeit ist konstant; sie kann jedoch durch die Antikavitations-Funktion verlängert und dadurch an den jeweiligen Bedarf angepasst werden.

Der entscheidende Vorteil ist: Stets wird mit vollem Hubvolumen angesaugt. Daraus ergeben sich eine kontinuierliche Dosierung und eine geringere Pulsation – wichtige Faktoren für ein störungsfreies Fördern ausgasender Medien und bei Installationen, die längere Saugleitungen erfordern.

Durch die Verwendung eines Schrittmotors wird die Dosiermenge über die Druckhubgeschwindigkeit variiert, und das bei ständiger Ausnutzung der 100 %igen Hublänge. Speziell beim Dosieren von Kleinstmengen (z.B. Antiscalant-Dosierung bei der Umkehros- mose) bietet das kontinuierliche Dosieren kleinster Mengen eindeutige Vorteile.

Die digitalen Dosierpumpen haben einen Einstellbereich von bis zu 1:3000 (das ist etwa um den Faktor 30 größer als bei herkömmlichen Dosierpumpen!). Somit deckt beispielsweise nur ein Modell den Bereich zwischen 0,0025 und 7,5 l/h ab – für den Betreiber bedeutet das eine geringere Ersatzteilbevorratung, mehr Lagerkapazität und eine höhere Einsatzflexibilität.

Die digitale Eingabe der Dosierleistung ohne Hubverstellung in Kombination mit der Kalibrierfunktion zur Anpassung an das Dosiermedium, die Zwangsanlenkung der Membran (‚Positive Drive‘) sowie die optimierte Dosierkopf- und Ventilgeometrie bewirken eine für Membranpumpen sehr hohe Genauigkeit von ±1 %.

Mit dem Dreh-Drück-Rad (‚Click Wheel‘) und der intuitiven Bedienerführung über ein grafisches LC-Display in mehr als 25 Sprachen bieten die Smart Digital-Dosierpumpen einen hohen Bedienkomfort. Die gewünschte Dosiermenge kann direkt in ml/h, l/h oder gph in der Betriebsanzeige eingegeben werden. Über den Status der Pumpe gibt das große LC-Display bereits schon aus größerer Entfernung Auskunft: Bei grünem Display läuft die Pumpe und alles ist in Ordnung. Falls Fehlerzustände wie z. B. eine Leermeldung auftreten, ist das Display gelb (Warnung) oder im Alarmfall rot hinterleuchtet; weiß steht für eine gestoppte Pumpe.

Des Weiteren verfügen die Pumpen über eine universelle Montageplatte für alle gängigen Montagevarianten. Durch die Klick-Funktion kann die Pumpe bei Bedarf schnell und einfach von der Montageplatte gelöst werden.

Bei der Entwicklung der intelligenten Durchflussregelung FlowControl stand die Prozesssicherheit im Vordergrund. Selbst bei wechselnden Prozesseinflüssen wie z. B. Systemdruckschwankungen werden unerwünschte Unterbrechungen, Unter- oder Überdosierung oder sogar gefährliche Situationen durch Leckage oder Leitungsbruch erkannt und verhindert.

Die digitale Antriebstechnik mit genau definierter Membranposition ermöglicht über einen Druckaufnehmer im Dosierkopf die exakte Darstellung und Diagnose des Druck- und damit Dosierverlaufs. Abweichungen vom Standard führen zu einer fehlerspezifischen Veränderung des Druckverlaufes.

Somit können die häufigsten Störungsursachen beim Dosieren mit Membranpumpen sicher diagnostiziert werden. Diese Fehler werden als Klartext im Alarm-Menü dargestellt und je nach Fehler reagiert die Pumpe entweder mit einer Warnung oder einem Alarm (= Stopp). Falls der Druck z.B. bei einem Leitungsbruch abfällt oder einen frei einstellbaren Wert überschreitet, schaltet die Pumpe automatisch ab und kann somit kritische Situationen, verursacht durch das Austreten von Chemikalien, verhindern.

Darüber hinaus sichert die Funktion Auto- FlowAdapt, dass der Dosierprozess selbst bei externen Einflüssen kontinuierlich mit dem benötigten Soll-Volumenstrom fortgeführt wird. So wird z. B. beim Dosieren von ausgasenden Medien automatisch nach dem Detektieren von Luftblasen die Ansteuerung des Motors so angepasst, dass die Luftblasen aus dem Dosierkopf entweichen können. Auch schwankende Systemgegendrücke haben keinen Einfluss mehr auf den geforderten Volumenstrom – Abweichungen werden automatisch durch die Geschwindigkeitsanpassung des Schrittmotors ausgeglichen. Die integrierte Durchflussmessung macht zusätzliche Messgeräte überflüssig. Der aktuell gemessene Volumenstrom wird direkt im Display angezeigt und kann bei Bedarf auch über den Analogausgang oder das Bus-Protokoll in die Leitwarte übergeben werden.

Es gibt unterschiedliche Wege, um die Daten von einem Feldgerät (hier die Dosierpumpe) zur zentralen Leitstation zu lenken. Die klassische Praxis, jedes Feldgerät einzeln mit einem zentralen Prozesscontroller zu verkabeln, funktioniert zwar, ist aber nicht sehr effizient. Dagegen macht die Verwendung einer Bus-Struktur eine Punkt-zu-Punkt-Verkabelung unnötig. In Summe senkt dies die Installationskosten von Feldgeräten in der Praxis um bis zu 40 %. Zudem lassen sich neue Geräte durch Anschließen an den Bus sehr einfach ins System einbinden.

Die Anbindungsmöglichkeit an die zentrale Leittechnik per Feldbus eröffnet dem Betreiber einer Dosierpumpe vielfältige und effiziente Überwachungs-, Kontroll- und Steuerungsmöglichkeiten. Alle generierten Daten stehen dann beispielsweise auch für vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen zur Verfügung. Nicht zuletzt können Daten archiviert werden – wichtig beispielsweise in Branchen mit hohen Validierungsanforderungen durch die US-amerikanische FDA (Food and Drug Administration).

Online-Info: www.cav.de/0611446