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Coriolis-Durchflussmessgeräte

Durchflussmessgeräte für Standardanwendungen

09.04.2007 | Autor / Redakteur: Frank Grunert und Mauro Marongiu / Dr. Jörg Kempf

Das Universal-Messgerät Optimass 1000 weist die Flexibilität und Optionen auf, die sonst nur bei High-End-Geräten anzutreffen sind.
Das Universal-Messgerät Optimass 1000 weist die Flexibilität und Optionen auf, die sonst nur bei High-End-Geräten anzutreffen sind.

Seit der erfolgreichen Markteinführung der Coriolis-Durchflussmessgeräte-Familie Optimass vor fünf Jahren hat Krohne sein Produktprogramm zielgerichtet und kontinuierlich weiter vergrößert. Neben der Einführung der Messrohrwerkstoffe Hastelloy C und Edelstahl in die Geradrohrmesstechnik hat die Hochtemperaturserie Optimass 8000/9000 das Produktspektrum konsequent ergänzt, bevor mit der Optimass 1000-Serie ein Gerät für Standardanwendungen auf den Markt kam, das auch etwas für den kleineren Geldbeutel ist.

In der Durchflussmesstechnik herrscht allgemein die Auffassung, Coriolis-Messgeräte wären teuer, was prinzipiell stimmt. Es gibt allerdings Aufgaben, die wegen der geforderten Genauigkeit, der hohen Ansprüche bei Konzentrationsmessungen oder der besonderen Anforderungen hinsichtlich Temperatur und Druck bisher nur mit Messgeräten der höchsten Preis- und Leistungsklasse abgewickelt werden konnten. „Einfache“ Messgeräte hatten eine begrenzte Funktionalität, eingeschränkte Ausgabeoptionen oder verfügten nicht über die digitalen Verarbeitungstechniken, die heute allgemein bei den Messumformern zum Einsatz kommen. Mit dem Optimass 1000 stellte Krohne im vergangenen Jahr ein kostengünstiges Universalmessgerät vor, das die Flexibilität und die Optionen aufweist, die normalerweise nur bei High-End-Geräten anzutreffen sind. Ermöglicht wird dies durch das innovative, aber einfache Design, zu dessen Entwicklung der Einsatz der neuesten Finite-Elemente-Analyse-Verfahren und die Erfahrung mit dem geraden Einrohr-Design des Optimass 7000 einen entscheidenden Beitrag geleistet haben. Im Folgenden werden einige Kriterien aufgezeigt, die wesentlich zum Erfolg der neuen Durchflussmesser beigetragen haben.

Strömungstechnisch optimiertes Design

Ein bedeutender Fortschritt ist beim Design zu verzeichnen, das ein eng gekoppeltes Doppel-Messrohr mit optimiertem Strömungsteiler umfasst. Die Konstruktion sollte robust, einfach herzustellen und in der Lage sein, erhebliche Durchflussmengen bei einem annehmbaren Druckabfall zu bewältigen. Zahlreiche Elemente der Entkopplungstechnik, die bei der Baureihe Optimass 7000 mit geradem Einzelrohr vorgesehen sind, wurden übernommen. Dadurch ergibt sich ein Messgerät, das keinen Einbaubeschränkungen unterliegt und unempfindlich gegen äußere Einflüsse wie Vibrationen oder Störgeräusche durch Flüssigkeiten ist.

Der Strömungsteiler wurde mithilfe von Finite-Element- und Fluiddynamik-Software entwickelt, um die Fläche zu minimieren, auf welche die Flüssigkeit beim Eintritt in die Strömungsteileröffnung stößt. Im Vergleich zu anderen Strömungsteilern, die eine stärkere Vertiefung aufweisen oder „schweineschnauzenartig“ ausgeführt sind, ist der Druckabfall minimal.

Das Außengehäuse ist nach PED zertifizierte (European Pressure Equipment Directive). Speziell in der chemischen Industrie, einem der am schnellsten wachsenden Märkte für diese Klasse von Durchflussmessgeräten, kann dies im – wenn auch unwahrscheinlichen – Fall eines Messrohrausfalls als echter Vorteil für den Anwender betrachtet werden, und zwar besonders im Fall umweltschädlicher, diffuser Emissionen.

Ein richtungweisendes Messumformerkonzept

Optimass 1000 verwendet den neuen Messumformer MFC 300 in Verbindung mit dem bewährten zweigeteilten Architekturkonzept. Der Endanwender erhält damit maximale Flexibilität bei minimalem Aufwand. Alle Sensoren bzw. Messwertaufnehmer sind mit der Sensorelektronik, die stets im Sensor integriert ist, ausgestattet und kalibriert.

Darüber hinaus kann der Hauptumformer in einer Vielzahl von Optionen und Konfigurationen hinzugefügt werden. Dabei reichen die Varianten von kompakten über getrennte Lösungen in Standard- oder Ex-Schutz-Gehäuse bis hin zur Wandgehäuse- oder 19?-Einschubversion. Des Weiteren können in den Gehäusen aufgrund der Benutzeranforderungen verschiedene Elektronikvarianten installiert werden. Dabei kann es sich um einen einfachen und kostengünstigen Messumformer mit zwei Analogausgängen oder um die High-End-Version derselben Elektronik mit einer Vielzahl von Ausgängen und Kommunikationsoptionen handeln. Hart ist Standard auf dem ersten Stromausgang, aber auch Feldbusausgänge wie Fieldbus Foundation, Profibus PA und DP sowie Modbus sind verfügbar.

Der Hauptvorteil für den Anwender besteht darin, dass es keine Einschränkungen bei der Funktionalität des Umformers gibt. Er kann zwischen Basisanwendungen – einfache Massemessung – bis hin zu multifunktionalen Anwendungen mit zusätzlichen Konzentrations- oder Dichteoptionen wählen. Die Software ist hinsichtlich der den Ausgängen zuzuweisenden Funktionen frei programmierbar, zudem bieten die Umformer eine hoch entwickelte Diagnoseplattform.

Für den preisbewussten OEM-Kunden besteht die Möglichkeit, das Messgerät auch nur mit der Sensorelektronik einsetzen. Bei dieser Option kann der Endanwender die volle Funktionalität des Messgeräts über ein Modbus-Protokoll nutzen. Hierfür hat Krohne ein benutzerfreundliches, Windows-basiertes Softwaretool entwickelt, das dem Endanwender vollen Zugriff auf alle Funktionen, einschließlich Diagnose, Konzentrationsmessung usw. erlaubt. Das Einrichten des Messgeräts und die Störungssuche gestalten sich dadurch äußerst einfach.

Messwertaufnehmer: Spezifikation und Optionen

Das Coriolis-Durchflussmessgerät Optimass 1000 bietet dem Anwender auch eine reichhaltige Auswahl an Optionen, die sonst bei einem kostengünstigen Universalmessgerät nicht üblich sind. Dazu gehört eine Reihe von hygienischen Prozessanschlüssen für die Pharma- sowie die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Ferner sind polierte Ausführungen mit hoher Oberflächengüte erhältlich.

Der Nenndruck des Standardmessrohrs beträgt 100 bar, und dazu sind die entsprechenden Prozessflansche erhältlich. Der Nenndruck des Standard-Außengehäuses beträgt 63 bar, es ist jedoch auch eine Ausführung mit 100 bar lieferbar. Dies ist nicht nur bei Messgeräten dieser Klasse, sondern allgemein im Bereich der Coriolis-Messgeräte eine Ausnahme. Wenige andere Hersteller können ein zertifiziertes Außengehäuse dieser Art anbieten. Bereits durch die Konstruktion wird also ein Höchstmaß an Sicherheit garantiert.

Alle der Atmosphäre ausgesetzten Sensormaterialien sind auf Wunsch auch in Edelstahl 316 L erhältlich. Das gilt auch für das Messumformergehäuse. Dies ist vor allem in der Pharma-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie nützlich, wo die Anlagen häufig durch Abspritzen gereinigt werden, sowie im Offshore-Bereich, wo salzhaltige Luft und Salznebel stark angreifend wirken.

Nach letztem Stand der Technik umfangreich geprüft

Umfangreiche Prüfungen wurden in dem von UKAS (United Kingdom Accreditation Service) akkreditierten und nach dem letzten Stand der Technik ausgerüsteten Krohne-Durchflussprüflabor durchgeführt. Dazu zählen Durchflussgenauigkeit, Leistung und Genauigkeit der Dichtemessung, Übersprechen, Einbaueinflüsse und Vibrationen. Den Anwendungen sind wenige Grenzen gesetzt. Sowohl Flüssigkeiten (Genauigkeit 0,2%) als auch Gase (Genauigkeit bis 0,75%) können problemlos gemessen werden. Die Einsatzbereiche gehen von der chemischen, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie bis hin zur Öl- und Gasindustrie

Fazit: Mit dem jüngsten Mitglied der Optimass-Familie, dem Optimass 1000, steht dem Anwender ein Standardmessgerät mit hoher Flexibilität und Vielseitigkeit ohne Einschränkungen hinsichtlich Funktionalität oder Performance zur Verfügung. Seit der Markteinführung haben sich die neuen Geräte bereits viele Anwendungen in Chemie, Pharmazie und in der Lebensmitteltechnik erschlossen. Bereits jetzt zeichnet sich deutlich ein Trend ab: Mehr und mehr Anwender neigen dazu, Massegeräte nun auch an Messstellen einzusetzen, die bisher mit konventionellen Verfahren, wie Volumenzählern, Turbinenzählern oder auch Messblenden abgedeckt wurden. Und es zeigt sich: Auch in der Coriolis-Durchflussmessung muss es nicht immer „High-End“ sein.n

F. Grunert ist International Product Manager Mass Flow, Krohne Ltd., Wellingborough, M.Marongiu ist Produktpromotor Mass Flow, Krohne Messtechnik GmbH & Co. KG, Duisburg.

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