Herzlich Willkommen zum Technologieforum OSMO… · 2/10/2015 · Waterpilot FMX167 FMX21 Temperatur-transmitter Tragekabel-Montageschraube Folie 26 C.Gutknecht/MB. August 2015 Praxisbeispiel

August 2015

Herzlich Willkommenzum

Technologieforum OSMOam 16. & 17.09.2015

Auslegung von Messstellen

Folie 1 C.Gutknecht/MB

10.02.2015INTERNA

L

Ich darf mich kurz vorstellen…



August 2015

Products Solutions Services

Auslegung von Messstellen in derProzessautomatisierungVergleich physikalischer Messverfahren zur Füllstand-,Druck- und Durchflussmessung


August 2015


Wo beginnt die Messtechnikverfügbarkeit?Auslegung, Montage, Inbetriebnahme und Betrieb

Auslegung Montage IBN Betrieb

• Bereitstellung

der essentiellen

Dokumentation für

die Montage

• Kenntnisse/

Erfahrungen der

messprinzips-

eigenen An-

forderungen an die

Einbau-situation

• Test

• Schulung des

Betriebspersonals

• Dokumentation

• Wartungskonzept

• Kalibration

• Dokumentation über

gesamte Lebensdauer

(Softwareversion,…)

• Verfügbarkeit der

geräteeigenen

Dokumentation

(Techn. Infos,

Betriebsanleitung)

•Auswahl des

Messprinzips in

Abhängigkeit der

zu erwartenden

Umgebungsbe-

dingungen

•Auslegung unter

Beachtung

messprinzips-

eigener An-

forderungen an die

Messstelle

•Dokumentation


August 2015

Parameter einer KläranlageWo sind die Prozesskritischen Messstellen?


DurchflussFüllstandAnalyseDruckProbenahme

Vorklärung NachklärungPumpstation Rechen Fett- und

Sandfang

Fäkalannahme-station

Biogas

Sandfilter

Primär-schlamm

Überschussschlamm

Rezirkulationsschlamm

Biologie

ÖffentlichesKanalnetz

Regen-becken

Desinfektion

Abwasserbehandlung

Schlammbehandlung


August 2015

InstrumentierungshinweiseFüllstand



August 2015

Messprinzipien zur Füllstandmessung



August 2015

Messprinzip Ultraschall – Laufzeitverfahren (ToF)

Eine Elektronik misst die

Schalllaufzeit zwischen

Sender und Oberfläche,

wodurch die Entfernung

bestimmt werden kann.

Der Ultraschallimpuls wird

von der Medien-oberfläche

durch einen Dichtesprung

zwischen Luft und Medium

reflektiert.

Durch Anlegen einer

Wechselspannung

wird ein Piezo zum

Schwingen gebracht und ein

Ultraschallimpuls erzeugt.

• Berührungslose Füllstandmessung mit Ultraschall

Distanz = Laufzeit/2 x Schallgeschwindigkeit



August 2015

Einsatzbereiche

Kontinuierliche Füllstandmessung mit Ultraschall

• Einsatz in Flüssigkeiten, Pasten und Schüttgütern

• Unabhängig von Druck, Temperatur, Dichte,

Feuchtigkeit, Dielektrizitätskonstante

• Technische Daten

Messbereich: 0,07 … 70 m

Temperatur: -40 … +150 °C

Betriebsdruck: -0,7 … +4 bar

Rechen u. Pumpensteuerung

Regenüberlauf-becken Tanks u. Feststoff-Silos

Bandbelegung

Brecher-überwachung

Abwasserkanäle



August 2015

Physikalische Einsatzgrenzen Ultraschall


• Störungen durch Einbauten/Schweissnähte


August 2015

Einfluss von Schaumbildung: Ultraschall

• ideale

Voraussetzung

• leichter Schaum,

große Blasen,

dünne Schaumschicht

• dicker, leichter

Schaum• kompakter,

dicker Schaum,

keine Blasen,

hohe Dichte



August 2015

Was ist bei der Messung mit US zu beachten?

• Ultraschallmessungen werden von Produktspezifischen Faktoren und

Prozessbedingungen beeinflusst:

Sensortyp(Reichweite, Reserve)

Gasraum(Temperatur,

Druck, Gas, Staub)

Produktoberfläche,

Medium(Schaum, Körnung)

Ansatzbildung,

Einbauten

Montageart (Wandabstand,

Stutzen)

Abstrahl-

charakteristik(Wandabstand, Stutzen)



August 2015

Produktübersicht - Ultraschall

Prosonic SProsonic T

• Zwei-Draht

• Messbereich bis 8 m

• Attraktives

Preis-/Leistungsverhältnis

• Zwei- / Vier-Draht

• Messbereich bis 20 m

• Menügeführte

Inbetriebnahme

• Hüllkurve auf Display

• HART, Profibus PA , FF

• Bedienung: FieldCare

Prosonic M

• Vier-Draht

• Messbereich für Feststoffe bis 70

m

• Menügeführte Bedienung

• Hüllkurve auf Display

• Getrennte Instrumentierung

• Mehrkanalsystem

(bis zu 10 Sensoren)

• Bis zu 6 Relais

• Spezielle Software für

Gerinne/Wehr, Rechen-und

Pumpensteuerung

• HART, Profibus DP

• Bedienung: FieldCare



August 2015


Füllstandsüberwachung Pumpstation (Hebewerk)


August 2015


Füllstandsüberwachung Rechen


August 2015

Anwendung: Fällmitteldosierung

Füllstandmessung bei der Fäll-

mitteldosierung:

• Einsatz bei der H2S-Reduktion

auf der Biogasanlage

• Dosierung von Eisen-III-chlorid

(40%) im PE-Behälter

• Berührungslose Überwachung

des Füllstands

• Geringer Wartungsaufwand

• Einfache Inbetriebnahme

• Chemische Beständigkeit

• Günstiger Messstellenpreis



August 2015

Alternativen zur US-Füllstandmessung

• Mikrowellen Füllstandmessung (z.B. Micropilot FMR50)

• Auch bei starker Staubentwicklung oder ausgasenden Medien

• Hydrostatische Füllstandmessung (z.B. Waterpilot FMX167)

• Auch bei Schaumbildung geeignet



August 2015




August 2015

Zusammenfassender Vergleich


Ultraschall:• Preisgünstig/bewährte Technik

• Selbstreinigung der Sensoren

• unabhängig von DK

• Hohe Messfrequenz

• Hohe Dynamik/Genauigkeit im

Nahbereich

• Flexibler Einbau

Radar freiabstrahlend:• Temperaturen bis 400°C

• Messen im Vakuum

• Drücke bis 160 bar abs.

• Einfluss auf Messgenauigkeit

von Gasen & Temperaturdifferenzen

vernachlässigbar klein

• Keine Beeinflussung von Wind


August 2015




August 2015

In welchem Behälter ist der Druck am größten?

Der hydrostatische Druck am Boden ist bei allen drei Gefäßen gleich

groß, somit ist der Druck ein direktes Maß für den Füllstand



14.03.2014


Warum ist der Druck am Boden gleich groß?

P = 𝛿 ∗ 𝑔 ∗ h

P = Druck

δ= Dichte (für Wasser ≈ 1000 kg/m3)

g = Erdbeschleunigung (9,81 m/s2)

h = Höhe des Flüssigkeitsspiegels

Der gemessene Druck ist ein direktes Maß für den Füllstand!

Faustformel für Wasser: 1 cm = 1 mbar


14.03.2014

Ceraphire 99,9% Keramik, zahlreiche Vorteile


Atmosphärischer Druck

Druck

• Messprinzip => kapazitiv

• Messbereich 0…10 bar rel/abs

• Trockene Messzelle, ölfrei

• Verschleißfest/korrosionsbeständig

• Auswertung 4….20 mA

• Sehr robust und abrassionsfest

• Überlast- und lastwechselfest

Relativdruck-Zelle Absolutdruck-Zelle

DruckHochvakuum

• Für Pegelmessungen werden Relativdruck-Zellen verwendet, da die

Messungen offen zur Atmosphäre eingebaut werden

Membran

Grundkörper

Lotring


Druckmesstechnik.ppt#12. Waterpilot

Druckmesstechnik.ppt#12. Waterpilot

August 2015


Keramische Messzelle- Funktionsprinzip

elektrische Kapazität:


August 2015

Produkte - Pegelsonden

• Keramikmesszelle

• Trinkwasserzulassung

• Schiffbauzulassung

• Optional mit

Temperaturfühler

• Montage

• Abspannklemme

• Kabelmontageschraube

• FMX21

• Platinum Version ±0,1%

• HART

Waterpilot FMX167 / FMX21

Frischwasser Abwasser Seewasser



August 2015


Anwendungsbeispiel: Tiefbrunnen

4...20 mA Temperatur

4...20 mA Füllstand

• Füllstand-und Temperaturmessung mit einer Sonde

• Wetterfestes Klemmengehäuse mit GORE-TEX®

Filter zum Druckausgleich

• 2x 4...20 mA Ausgang (Füllstand +Temperatur)

• Temperaturtransmitter zur Wandlung des Pt 100

Signals in 4...20 mA im Klemmengehäuse

• Tragekabel-Montageschraube G1½A Kabel-

Durchführung und Aufhängung in einem

• RMA42 zur Signalauswertung Speise- und

Auswertegerät mit 2 Eingängen

Waterpilot

FMX167

FMX21

Temperatur-transmitter

Tragekabel-Montageschraube


August 2015

Praxisbeispiel - Waterpilot

• Kreuzfahrschiff Costa Concordia



August 2015

Praxisbeispiel – PS70 Batteriebetriebene Pegelsonde

• Flusslauf

Überwachung

• Grundwasserpegel

Überwachung



August 2015

Füllstand mit Druck – einfacher geht’s nicht!

• Schaum = kein Einfluss

• Einbauten/Rührwerke = kein Einfluss

• Frontbündig = kein Problem

• Verschiedene Bauformen = Kompakt, Seil- und Stabausführung

• Hygienisch = FDA, 3A, EHEDG

• Ausgasende Medien = kein Einfluss

• Wechselnde Medien (Dichte) = Vorsicht!

Füllstandmessung mit Druck ist das am häufigsten eingesetzte

Messprinzip!



August 2015

InstrumentierungshinweiseDurchfluss



August 2015

Durchflussmessung auf KA


Sandfang


Biogas

Sandfilter

Primär-schlamm

Überschussschlamm


Biologie


Regen-becken

Desinfektion

Abwasserbehandlung

Schlammbehandlung


A

Offene Gerinnemessung

MIDMassemessung

GasmessungFolie 31 C.Gutknecht/MB

24.04.2013

Messprinzip magnetisch-induktiv


+

+0

L

B

U

-

V

L

B

UU = Induzierte Spannung

B = Magnetfeld-Stärke

L = Elektrodenabstand

Fließgeschwindigkeit = v

U = B * L * v

V = v * A

Volumendurchfluss = V

A = Kreisfläche

U ~ v


August 2015


DNDNDNDN DNDN DN

DN 5 DN 2

d Dmax.8°

Installationshinweise

bei Einschnürung

Bruchgefahr !!!


24.04.2013

Zur Einhaltung der Messgenauigkeitsspezifikation:


Einlaufstrecke 0D

Einlaufstrecke 0D

Abweichung: -0,22% Abweichung: 0,51%

Abweichung: -0,45%Abweichung: 0,31%

DN 100

DN 100

DN 150

DN 100DN 100

DN 100

DN 100

DN 100

Einlaufstrecke 5 * DN / Auslaufstrecke 2 * DN

Messabweichung von MID in realen Einbausituationen:

Medium: Wasser (v=2,5 m/s)


24.04.2013

Zur Einhaltung der Messgenauigkeitsspezifikation:


Einlaufstrecke 5 * DN / Auslaufstrecke 2 * DN

Messabweichung von MID in realen Einbausituationen:

Medium: Wasser (v=2,5 m/s)

Abweichung: 0,33%

Abweichung: 1,14%

Abweichung: 0,03%

Abweichung: 0,41%

Abweichung: 0,04%

Abweichung: 0,18%

Ein-/Auslaufstrecke 0D

Einlaufstrecke 5D

Auslaufstrecke 0D

50% 25% DN 100

DN 150

DN 100

DN 100

DN 100

DN 100DN 100

DN 100

DN 100DN 100

DN 100


August 2015

Installationshinweise


keine MSÜ


August 2015

Einbauhinweise


DN5

DN 2

Vorsicht: Ablagerungsgefahrbei geringer Fließgeschwindigkeit !


August 2015

Gibt es Alternativen ?

Nachrüstung eines MID in einem Trinkwasserversorgungsnetz

Netzleitung absperren; Leitung auftrennen; Rohrstück entnehmen

MID mit Kran einsetzen und anflanschen/einschweißen


Folie 38

August 2015

Ultraschall-Durchflussmessung Prosonic Flow


Überprüfung während eines

Abwasserseminars zum Thema

Durchflussmessung auf KA

Freising, im Juni 2012


August 2015

Die Alternative: Schnell u. einfach messen mit Prosonic Flow

Spanngurtemontieren

Sensorenausrichten und

montieren

Messen!

Robuste Edelstahlsensoren IP67/68Sichere und schnelle Montage mit patentierter Codierschiene

1.

2.

3.



August 2015

Messprinzip Ultraschall-Durchflussmessung

Fixierung Spannbänder oder SchweißbolzenPiezoelektrischerKristall

SensorhalterungKeil

B

A

vT = Laufzeit des Schallsignals

v TBA - TAB v = Fließgeschwindigkeit

Q = v * A



August 2015

Prosonic Flow auf Kläranlagen?


Sandfang


Biogas

Sandfilter

Primär-schlamm

Überschussschlamm


Biologie


Regen-becken

Desinfektion

Abwasserbehandlung

Schlammbehandlung


AZulauf

Rü-

Schlamm

Ablauf

Schlamm

Schlamm

Flockung/

Fällung

Bis 1 Gew% TS sind mit dem Clamp-On System sicher messbar.Daher ist der Rücklaufschlamm mit einer Teststellung anzusichernIm gesamten Schlammbereich kommt die US-Durchflussmessung nicht in Frage


INTERNA

L

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !



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Herzlich Willkommen zum Technologieforum OSMO… · 2/10/2015 · Waterpilot FMX167 FMX21 Temperatur-transmitter Tragekabel-Montageschraube Folie 26 C.Gutknecht/MB. August 2015 Praxisbeispiel