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Verfahrenstechnik 1/2020

Verfahrenstechnik 1/2020

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Heißes Eisen Präzise Steuerung von Brenngasen und Druckluft Für einen energieeffizienten Betrieb müssen Gase bei Heizprozessen präzise geregelt werden. Ein kompakter Massedurchflussmesser sorgt für druckverlustarme und driftfreie Messungen. Die Produktion in der chemischen Industrie erfordert einen hohen Energieeinsatz. Besonders energieintensiv sind die Teilbranchen Grundstoffchemie und Chemiefaserherstellung mit einem Energieanteil am Umsatz von 6,8 % bzw. 11,5 %. Die größten Emissionen verursachen die Nahrungs- und Futtermittelindustrie. Trocknen, Garen und Kühlen als energieintensive Prozesse fordern zuverlässige, den Energieverbrauch optimierende Messsysteme. Neben der Erzeugung von Heißwasser und Dampf geht es um Wärme- und Trocknungsaufgaben bis hin zu Aufgaben der Inertisierung. Notwendig ist jeweils die Regelung der meist gasförmigen Betriebs­ Autor: Reinhold Kuchenmeister, Fachjournalist, Höchberg stoffe mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Dafür kommen Massedurchflussregler zum Einsatz. Stabile und präzise Messung Der Differenzdruck-Durchflussmesser DeltaflowC ist ein kleiner und schneller, multivariabler Messumformer zur Massenstrommessung von Gasen. Er misst sehr präzise (ab ca. 2 % vom Messwert) Durchfluss, Druck sowie Temperatur und errechnet daraus den aktuellen Massenstrom. Die Messung ist langzeitstabil und unempfindlich für übliche Verschmutzungen wie Rohrabrieb, Ölreste vom Kompressor, Staub und normalen Kondensatanfall. Ohne ausreichende Druckluftversorgung steht so manche Anlage still. Für den sicheren, zuverlässigen Betrieb ist – wie bei Brennern – eine hohe Messsicherheit rund um die (Druck)luftversorgung erforderlich. Die Überwachung des Gasdurchflusses wird durch unterschiedliche Rohrdurchmesser, wechselnde Volumenstromrichtungen und -geschwindigkeiten oder nicht kontinuierliche, ja pulsierende Gasströme erschwert. Neben der Zuverlässigkeit ist für derartige Messsysteme eine hohe Dynamik gefordert, schließlich sollen die Gesamtleistung und die Auslegungsdaten der Kompressoren überwacht werden. Robuste Konstruktion Die Druckluftmengenmessung hat Bilanzierungscharakter. Bei der Entscheidung für ein Messsystem sollten auch dessen langfristige Betriebskosten berücksichtigt werden. DeltaflowC kompensiert die Einflüsse von Druck und Temperatur auf die Durchflussmessung. Im Vergleich zu anderen Messverfahren wie Thermoanemometern zeichnet sich das Messgerät besonders durch Unempfindlichkeit gegenüber Kondensaten und Belägen aus. Auf wenigen Quadratzentimetern sind in dem Messumformer schnelle Sensoren für Differenzdruck, statischen Druck und Temperatur integriert. Die Massenstrommessung erfolgt 2 000-mal in der Sekunde. Auch extrem dynamische Vorgänge wie z. B. pulsierende Strömungen oder schnellste Prozesssteuerungen sind zuverlässig messbar, da die Elektronik keine Radizierfehler macht: Dieser Fehler tritt auf, wenn bei pulsierenden Strömungen die Wurzel aus einem gedämpften Differenzdruckwert gezogen wird wie dies bei klassischen Differenzdruck- Messungen wie Blenden oder Venturis der Fall ist. Mathematisch richtig ist es, erst die Wurzel aus den pulsierenden Messwerten zu ziehen, um den pulsierenden Massenstrom zu errechnen, und dann den errechneten Massenstrom zu dämpfen. 32 VERFAHRENSTECHNIK 1-2/2020

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Der Microcontroller der DeltaflowC verrechnet die Werte zu einem Massenstrom und stellt dem Anwender das Massenstromsignal sowie die Druck- und Temperatursignale zur präzisen Brennersteuerung zur Verfügung. Der breite Messbereich geht bis zu 1:25. Alles in einem Gerät Die Montage ist einfach, weil Druck- und Temperaturkompensation nicht separat eingebaut und verrechnet werden müssen. Bei Rohrdurchmessern bis 1 ½" werden die DeltaflowC-Venturis einfach über Gewindemuffen in die Rohrleitungen eingeschraubt. Für große Durchmesser sind sie als Eintauch-Staudrucksonde verfügbar. Bei normalem Betrieb ist das Gerät wartungsfrei. Im Regelfall genügt ein Kalibrierintervall von 60 Monaten. DeltaflowC-Geräte messen ultrareine, aber auch leicht verschmutzte Medien. Die Messbreite reicht von –60 bis +160 °C, optional bis +210 °C bei Drücken von 0–14 bar. Für Anwendungen bei höheren Drücken und Temperaturen (bis 600 bar und 1 280 °C) bei Gasen, Dampf und Flüssigkeiten und starken Verschmutzungen liefert Systec Controls Staudrucksonden mit abgesetzten Transmittern. Diese erfüllen alle notwendi- Differenzdruck-Massenstrom-Durchflussmesser an einer Brenner-Gasleitung gen Atex-Anforderungen und werden nach Druckgeräterichtlinie gefertigt. Um die Vorteile des Messgeräts nutzen zu können, kommt es auf die richtige Auswahl und Dimensionierung der Differenzdruck-Durchflussmesseinheit an. Falsch eingebaute und fehlerhaft dimensionierte Differenzdruck-Messungen führen zu umweltkritischen, in jedem Fall unwirtschaftlichen Verbrennungsprozessen. Das Engineering wird mit dem kostenlosen DFC- Selector sehr einfach. Das Tool berechnet den Einsatzbereich, den Druckverlust, die zu erwartenden Genauigkeiten und zeigt dem User die Einstellungen über das Display oder die DIP-Schalter an. Damit ist eine Inbetriebnahme in wenigen Minuten möglich. Fotos: Rocha/stock.adobe.com, Systec Controls www.systec-controls.de IMPRESSUM vereinigt mit BioTec erscheint 2020 im 54. Jahrgang, ISSN 0175-5315 Redaktion Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Eva Linder (eli) Tel.: 06131/992-325, E-Mail: e.linder@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redakteurin: Dipl.-Chem. Katja Friedl (kf), Tel.: 06131/992-336, E-Mail: k.friedl@vfmz.de Redaktionsassistenz: Angelina Haas, Tel.: 06131/992-361, E-Mail: a.haas@vfmz.de, Doris Buchenau, Melanie Lerch, Petra Weidt, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Gestaltung Sonja Daniel, Anette Fröder, Anna Schätzlein, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Anzeigen Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Nevenka Islamovic, Anzeigenverwaltung Tel.: 06131/992-113, E-Mail: n.islamovic@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 53: gültig ab 1. Oktober 2019 Leserservice vertriebsunion meynen GmbH & Co. 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