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Wechselarmaturen verbessern den Prozess

Online-pH-Messung in Rohrleitungen und Behältern
Wechselarmaturen verbessern den Prozess

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Die Wechselarmaturen der Extract-Produktfamilie bedeuten für die Installation, Wartung und Verfügbarkeit von pH-Sensoren einen Quantensprung. Sie bieten die Möglichkeit, den pH-Sensor automatisch vom Prozess zu trennen, eine Reinigung oder Kalibrierung durchzuführen oder den Sensor auszubauen. Dadurch lassen sich fehlerhafte Signale vermeiden und die Verfügbarkeit der pH-Messstelle erhöhen. Sichere Prozessbeherrschung, geringe Wartung und lange Standzeiten sind das Resultat.

Der pH-Wert ist immer noch der wichtigste Analyseparameter in allen Produktionen, in denen Flüssigkeiten verarbeitet werden. Das Messprinzip mittels Glassensoren ist seit jeher bekannt und hat sich in den letzten 50 Jahren im Grunde nicht verändert. Natürlich gab es wichtige Entwicklungen im Bereich der Auswertelektronik, wie zunächst den Sprung vom analogen zum digitalen pH-Verstärker und später zu den digitalen Glassensoren, die einen Teil des Verstärkers bereits in sich tragen und sogar ihre Kalibrierwerte und Einsatz-daten speichern. Was aber die Grundlagentechnik eines pH-Glassensors betrifft: Hier ist keine entscheidende Veränderung passiert. Immer noch gilt, der Sensor hat ein pH-empfindliches Membranglas und ein Diaphragma zum Prozessmedium. Beide Bereiche sind sehr schmutzempfindlich und bedürfen daher einer stetigen Pflege und Reinigung. Da die Sensoren auch nicht langzeitstabil sind, ist eine Justierung des Sensors in relativ kurzen Intervallen nötig, will man einen sicheren Messwert garantieren. Dieser Justierzeitraum – allgemein Kalibrierintervall genannt – ist stark abhängig von der Verschmutzung und der chemischen Belastung des Sensors.

Vielleicht weil sich an dem eigentlichen, messspezifischen Teil der Glassensoren so wenig getan hat, ist auch die Prozessintegration des Sensors in vielen Bereichen immer noch „wie zu Urgroßvaters Zeiten“. Häufig trifft man selbst in modernen Werken auf Produktionskontrollen, die über manuelle Probenahmen und die Vermessung der Probe in einem Labor vorgenommen werden. Auch erfolgen viele pH-Messungen in einem eigens dafür angelegten Bypass. Dabei besteht das häufig unterschätzte Risiko, dass in diesem Bypass der ermittelte pH-Wert einen deutlichen Offset zum eigentlichen Prozess haben kann, der zum Beispiel durch ungenügende Vermischung oder verzögerte Reaktionen im Bypass hervorgerufen wird. Die Möglichkeit kritischer Zustände wie eine Verstopfung des Bypasses und ein daraus resultierendes Fehlsignal ist zwar bekannt, wird jedoch oftmals mit der Begründung vernachlässigt, dass es ja keine andere Lösung gibt. Fest eingebaute Sensoren, die dann zwar direkt im Prozessbehälter installiert sind, jedoch während des laufenden Prozesses nicht gewartet werden können, sind sicherlich nicht die zielführende Lösung. Es hat den Anschein, dass man sich an den hohen Wartungsaufwand einer pH-Messstelle gewöhnt und mit den oben beschriebenen Widrigkeiten zu leben gelernt hat.
Wartungsfreier Rotationsantrieb
Wechselarmaturen der neuesten Generation, wie zum Beispiel die Extract-Produktfamilie von Exner Process Equipment, schaffen hier zuverlässig Abhilfe. Direkt an den Prozessbehälter oder eine Rohrleitung angeflanscht ermöglichen sie eine echte Online-Messung, also direkt im Prozess. Im einfachsten Fall ausgeführt als Handarmatur, kann man ohne Prozessunterbrechung, bei vollem Prozessdruck, den pH-Sensor vom Messmedium sicher trennen und den Sensor in der integrierten Spülkammer reinigen, ohne ihn auszubauen. Das Wiedereinfahren in das Messmedium kann bei einem Prozessdruck von bis zu 16 bar erfolgen, einfach und sicher über den Rotationsantrieb. Ein Einfahren in den Prozess bei hohem Druck ist mit den bisher weit verbreiteten Linearantrieben nicht möglich, da bekanntlich die Kraft pro Fläche mit dem Druck im Quadrat ansteigt und auch der stärkste Bediener eine Armatur nicht gegen 5 bar oder mehr verschieben kann. Das Herausfahren der Armatur bei hohem Druck ist mit einem manuellen Linearantrieb sogar höchst gefährlich, da der volle Druck auf dem Tauchrohr ansteht und die Armatur regelrecht herausschnellen kann, bis der Endanschlag hoffentlich alles abbremst. Hier gab es schon Verletzungen von Bedienern und unkontrolliertes Austreten von Prozessflüssigkeit aus dem System. Mit einem modernen Rotationsantrieb bekommt man diese Problematik sicher in den Griff.
Eine zuverlässige Verriegelung der jeweiligen Endposition „Messen“ und „Service“ ist dabei so selbstverständlich wie eine deutliche optische Anzeige der jeweiligen Position. So ist für den Bediener sofort ersichtlich, in welcher Position sich der Sensor befindet. Der integrierte mechanische Einfahrschutz verhindert zusätzlich, dass die Armatur in die Position „Messen“ verfahren wird, obwohl der Sensor nicht oder nicht vollständig eingeschraubt ist. In der Position „Messen“ ist ein Ausbauen des Sensors konstruktiv bedingt unmöglich. Ein unbeabsichtigtes Ausströmen von Prozessflüssigkeit wird somit wirkungsvoll verhindert – die Sicherheit von Bediener und Umwelt ist gewährleistet.
Der Rotationsantrieb von Exner ist mit seiner Schutzklasse IP 66 sowohl für Innen- als auch Außeninstallationen geeignet und hat sich in vielen unterschiedlichen Applikationen bereits bewährt. Der Antrieb selbst ist wartungsfrei.
Bessere Reinigung, weniger Verschleiß
Das Wichtigste ist jedoch, wie schon erläutert, dass der messspezifische Teil des Glassensors richtig gepflegt wird. Dazu muss die Spül-kammer so konstruiert sein, dass der Sensor optimal gereinigt, aber auch alle mit dem Prozessmedium in Berührung stehenden dynamischen Teile ebenfalls gereinigt werden. Das garantiert die Extract-Produktfamilie für alle Eintauchtiefen. Bedingt durch den speziellen Aufbau mit nur 36 mm Hubbewegung, unabhängig von der jeweiligen Eintauchtiefe, werden Sensor und medium-berührte Teile der Armatur perfekt gereinigt. Zusätzlich wird durch die kurze Hubbewegung der Dichtungsverschleiß der Wechselarmatur stark reduziert, da gegenüber den bisher verfügbaren Armaturen mit bis zu 200 mm Hubbewegung die dynamische Belastung an den Dichtungen auf ein Minimum beschränkt ist. Die Prozessabdichtung besteht aus einer sehr robusten PTFE-Spezialdichtung, die lange Standzeiten der Armatur garantiert. Je nach Applikation ist ein Dichtungswechsel erst nach mehreren Jahren erforderlich. Ein solcher Dichtungswechsel erfolgt ohne Spezialwerkzeug innerhalb weniger Minuten, nur mit einem Inbus-Schlüssel. Alle Dichtungen sind leicht erreichbar und schnell zu wechseln.

Detlef Exner
Geschäftsführer,Exner Process Equipment
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