Wenn es in einem Prozess auf eine exakte Messung von Massedurchfluss, Dichte und Temperatur eines Mediums ankommt, sind Massedurchflussmessgeräte nach dem Coriolis-Prinzip die erste Wahl. Wenn diese Daten zusätzlich für die Prozesssteuerung zur Verfügung stehen sollen, ist der Optimass 1300 mit dem MFC 300-Messumformer eine professionelle Lösung. Die optional erhältliche Toolbox ist eine sinnvolle Ergänzung, wenn eine tiefer gehende Analyse von Messdaten zur Prozessoptimierung gewünscht wird oder wenn ein Fehler im Prozess auftritt.
Nicht immer ist es das zu messende Produkt, das zu Ungenauigkeiten bei der Durchflussmessung führt. In einer Ölmühle in der Schweiz kam es immer wieder zu Störmeldungen, nachdem die Leitungen zur Reinigung mit Stickstoff ausgeblasen wurden. Die Ursache hierfür war ein Durchflussmessgerät, das nicht leerlauffähig war und während der Reinigung eine falsche Durchflussmenge anzeigte. Bei der Suche nach einem Ersatz für das Messgerät mussten die Prozessparameter berücksichtigt werden: Bei dem Speiseölhersteller wird Speiseöl mit einer Dichte von 0,88 bis 0,93 kg/l und einer Viskosität von 20 mPas gefördert. Die Durchflussmessgeräte müssen einen Messbereich zwischen 0 und 30 000 kg/h abdecken. Bei einer Temperatur von 20 °C wird das Speiseöl aus einem Tanklager, das sich außerhalb des Produktionsgebäudes befindet, über eine DN 50-Leitung aus Edelstahl mit einem Druck von 2 bar in die zweite Etage gefördert. Anschließend wird das Speiseöl in einen Behälter in der dritten Etage dosiert.
Die Wahl fiel auf das Coriolis-Massedurchflussmessgerät Optimass 1300 von Krohne. Das Gerät verfügt über ein Doppelmessrohr aus Edelstahl und kann zuverlässig Massedurchfluss, Dichte und Temperatur von Flüssigkeiten messen. Der optimierte Strömungsteiler führt dabei zu einem minimalen Druckverlust. Leerlauffähigkeit und leichte Reinigbarkeit sind jederzeit gewährleistet. Mit Hilfe des Profibus PA werden die Daten vom Messgerät an eine SPS übertragen, die die Dosierung in den Behälter steuert. Der Kunde programmiert das Messgerät und wertet die Signale über ein Leitsystem aus. Seit der Installation arbeitet das Gerät äußerst zuverlässig; Fehlermeldungen und Prozessunterbrechungen gehören damit der Vergangenheit an.
Kommunikations- und Auswertemöglichkeiten
Dieses Beispiel zeigt nur einen kleinen Ausschnitt der möglichen Applikationen, in denen Coriolis-Massedurchflussmessgeräte der Optimass-Reihe eingesetzt werden können. Die Geräte wurden in erster Linie zur präzisen Durchflussmessung von Flüssigkeiten und Gasen entwickelt. Nun sind es echte Multitalente, die weitaus mehr als den reinen Durchfluss hochgenau ermitteln können. Sie sind darüber hinaus auch in der Lage, wertvolle Informationen zur Prozesssteuerung zu liefern. Das Optimass 1300 wurde dazu mit dem High-Tech-Messumformer MFC 300 ausgerüstet. Dieser stellt eine Reihe von Messinformationen zur Verfügung: Neben dem Massedurchfluss misst er die aktuelle Prozessdichte, den Volumendurchfluss, die totalisierte Masse und das Volumen sowie die Temperatur des Mediums. Über die Dichte können Konzentrationswerte wie Brix oder Baumé ermittelt werden. Somit ist eine Berechnung des Massedurchflusses des reinen, trockenen Feststoffs möglich und kann direkt angezeigt und auch ausgegeben werden. Weitere Konzentrationsmessungen sind über eine spezielle Konzentrationssoftware zu kalkulieren. Obwohl der Messumformer mit drei 4…20-mA-Ausgängen und einem Frequenzausgang schon über sehr viele Analogausgänge verfügt, kann in einigen Anwendungen diese Anzahl von Ausgängen nicht mehr ausreichen. Um die vielfältigen Informationen in der Steuerung sichtbar zu machen, bietet sich eine Bus-Kommunikation über Profibus DP oder PA an. Damit können die oben genannten Parameter gleichzeitig übertragen werden. Darüber hinaus lassen sich über den Bus sensorspezifische Werte wie Sensoramplitudendifferenz, Treiberenergie, Schwingfrequenz sowie Rohrdehnung übertragen. Dies kann sinnvoll sein, um eine tiefer gehende Diagnose bei schwierigen Applikationen zu erstellen, beispielsweise bei hochviskosen Produkten. Maximal acht Parametersätze können über den Bus übertragen werden, die Summenzähler nicht mitgerechnet. In der Summe sind somit zehn verschiedene Informationen gleichzeitig über den Bus übertragbar.
Werkzeug für erweiterte Prozessanalyse
Mit der MFC 300-Toolbox stellt Krohne ein Service-Tool für die Optimass-Coriolis-Massedurchflussmessgeräte bereit. Die Toolbox kann die vorgenannten Werte nicht nur anzeigen, sondern auch speichern. Sie kann also auch als Daten-Logger verwendet werden. Darüber hinaus lassen sich mit dem Data Set Manager auch Werkseinstellungen und Werkskalibrierwerte in dem Gerät abgespeichern. Die Toolbox besteht aus einem kleinen Elektronikmodul, das vorne auf das Display des MFC 300 gesteckt wird. Bei aufgestecktem Modul kann das Elektronikgehäuse problemlos geschlossen werden. Die Toolbox kann so auch in Ex-Bereichen eingesetzt werden. Das integrierte Speichermodul speichert auf einer handelsüblichen Micro-SD-Speicherkarte alle Messwerte sowie alle Diagnosewerte, die von dem Messgerät während des Messbetriebs aufgenommen werden. Anschließend wird die Speicherkarte abgenommen und mit dem PC verbunden. Dort können über die mitgelieferte Toolbox-Software vier dieser aufgezeichneten Mess- oder Diagnosewerte gleichzeitig dargestellt werden, die anderen Werte werden im Hintergrund abgespeichert und lassen sich jeweils im Austausch gegen eine der vorher angezeigten Messgrößen anzeigen. Anhand dieser Visualisierungen kann dann eine genaue Analyse betrieben werden, um ein besseres Bild der unterschiedlichen Prozesszustände zu erhalten. Die Toolbox liefert zusätzliche interne Messwerte des Geräts, die nicht über den Bus übertragen werden. So können beispielsweise Änderungen der angezeigten Dichte mit der Schwingungsfrequenz des Messrohrs zusammen betrachtet werden. Daraus lässt sich z. B. auf Lufteinschlüsse im Rohrsystem oder im Produkt schließen, die sonst nicht erkennbar sind.
Die Micro-SD-Speicherkarte nimmt die Messdaten von bis zu fünf Tagen auf. Wird diese Zeit überschritten, werden die Daten immer wieder automatisch überschrieben. Das bietet einen weiteren großen Vorteil für die Nutzer: In einem Prozess tritt ein Problem auf und der Service wird gerufen, aber vor Ort kann das Problem nicht reproduziert werden und es tritt vielleicht erst wieder Tage oder Wochen nach dem Servicebesuch auf. Jetzt lässt man einfach die Toolbox so lange vor Ort im Gerät, bis der Fehlerzustand wieder auftritt. Dann kann der Betreiber die Karte ausbauen und sie entweder direkt an den Service zur Auswertung senden oder für eine schnelle Ferndiagnose die Messdaten an den zuständigen Service per E-Mail übertragen.
Halle 7A, Stand 202
dei 401
Optimass
Coriolis-Durchflussmessung
Brau Beviale 2008
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