Coriolis-Masse-Durchflussmessung Mit Coriolis-Masse-Durchflussmessung Ressourcen sparen

Eine Rückführbarkeit der Kalibration auf internationale Standards ist essentiell für jedes Unternehmen, das Messinstrumente für professionelle Anwendungen anbieten will. Gerade wenn es sich um teure Rohstoffe handelt, reicht eine einfache Durchflussmessung oft nicht aus, um den genauen Verbrauch oder eine dosierte Masse zu bestimmen. Daher gewinnt insbesondere die Masse-Durchflussmessung in der Prozessindustrie zunehmend an Bedeutung.

Anbieter zum Thema

Mettler-Toledo GmbH

Ahlborn Mess- und Regelungstechnik GmbH

E+E Elektronik GmbH

Krohne Messtechnik GmbH

Das Duisburger Messtechnikunternehmen Krohne ist mit 15 Fertigungsstätten auf allen fünf Kontinenten vertreten. Um eine gleich bleibende Qualität zu gewährleisten, legt man an alle Fertigungsstätten die gleichen internationalen Maßstäbe an. Ein wesentlicher Erfolg dieser Maßnahme ist die Rückführbarkeit der Messergebnisse für alle Fertigungsstätten weltweit. Krohne kann seine Messergebnisse und auch die Kalibrierung der produzierten Messgeräte durch eine ununterbrochene Kette von Vergleichsmessungen auf geeignete Normale wie nationale oder internationale Standards zurückführen.

Ein solcher Standard ist beispielsweise der Masse-Standard in Paris, das so genannte Urkilogramm. Es wird in einem Tresor des internationalen Büros für Maße und Gewichte (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt. Für den täglichen Gebrauch kommen natürlich andere Standards zum Einsatz. Dennoch wird in der Messtechnik ein enormer Aufwand für die genaue Kalibrierung der Geräte betrieben, und die erforderlichen Anlagen und Apparate können beeindruckende Ausmaße erreichen.

Hohe Genauigkeit bietet Sicherheit

Eine der weltweit größten und genauesten Kalibrieranlagen für Durchflussmessgeräte befindet sich im Krohne-Werk Dordrecht in den Niederlanden und wird zur Kalibrierung von magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten bis zu einer Nennweite von DN 3000 genutzt. Durch den 44 Meter hohen Kalibrierturm ist sie weithin gut sichtbar. Diese Anlage gehört mit 0,015 Prozent Messunsicherheit zur internationalen Spitzenklasse. Grundsätzlich werden alle Krohne-Durchflussmessgeräte nass kalibriert. Die Genauigkeit der Kalibrierstände ist heutzutage in der Regel um den Faktor drei bis fünf besser als die der zu prüfenden Durchflussmessgeräte. Das gibt Sicherheit und garantiert die Genauigkeitsangaben aller Durchflussmessgeräte unter Referenzbedingungen.

Wie in Dordrecht unterhält Krohne an allen Fertigungsstätten aufwändige Kalibrieranlagen. Dort werden die Kalibrierungen für die vor Ort hergestellten Instrumente durchgeführt. So werden z.B. die Coriolis-Massedurchflussmessgeräte bei Krohne Ltd. in Wellingborough, UK, auf von UKAS gemäß EN – ISO 17025 zugelassenen Prüfständen kalibriert. Die dortige Kalibrieranlage für Coriolis-Massedurchflussmessgeräte vergleicht den gemessenen Wert des Gerätes mit einer hochpräzisen Waage. Temperaturgeregelt und den Einfluss der Außentemperatur kompensierend, kann die hochgenaue Anlage bis zu sechs Geräte hintereinander in Serie kalibrieren. Das zeigt deutlich, dass „Crosstalk“ – also die gegenseitige Beeinflussung von mit gleicher Erregungsfrequenz arbeitender Sensoren – bei der Krohne Optimass-Serie nicht auftritt.

Vollautomatische Standards garantieren eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, was z.B. wichtig ist für Masse-Messgeräte im Dosierungsprozess. Eine Kalibrierung mit Heißwasser simuliert alle möglichen industriellen Einsatzgebiete. Die Messunsicherheit der Kalibrieranlage ist dreimal kleiner als die des Prüflings; dies bietet hinreichende Sicherheit gegen unerwünschte Einflüsse. Die Anlage ist derzeit voll ausgelastet, da die Nachfrage nach Coriolis-Massedurchflussmessgeräten in 2008 stark angestiegen ist. Nicht zuletzt aufgrund der hohen Rohstoffpreise wird in verschiedenen Prozessen immer häufiger auf Massemessung zurückgegriffen, um den Stoffeinsatz in einem Prozess exakt zu messen.

Vom einfachen Messgerät zum Multitalent

Coriolis-Massedurchflussmessgeräte wurden in erster Linie zur präzisen Durchflussmessung von Flüssigkeiten und Gasen entwickelt. Allerdings sind es echte Multitalente: Weil die Geräte mit ihren geringen Messunsicherheiten zur Spitzenklasse der Messtechnik zählen und weitaus mehr als nur den Massestrom messen können, ersetzen sie zunehmend z.B. die herkömmlichen Turbinendurchflusszähler und Verdrängungsvolumenzähler. Coriolis-Instrumente können auch in schwierigen Anwendungen zuverlässig Parameter ermitteln und unterstützen den Anwender beim Aufbau einer intelligenten Prozesssteuerung. Somit können letztendlich Produktqualität und Ausbeute der Produkte gesteigert werden. Damit liefern die Messgeräte einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Steigerung der Effizienz von Produktionsprozessen.

Krohne hat die Entwicklung von Coriolis-Geradrohrmessgeräten in Richtung anspruchsvoller Anwendungen gezielt vorangetrieben und bietet z.B. mit dem Optimass 7300 das erste Gerät mit geradem Messrohr aus Tantal für die Messung von stark aggressiven oder korrosiven Flüssigkeiten wie z.B. Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure an. Neben diesem Spezialisten bietet Krohne mit der Optimass-Reihe das komplette Programm an Coriolis-Massedurchflussmessgeräten an.

Als Universallösung für die Chemie- und Prozessindustrie wurde der Optimass 1300 entwickelt. Das Doppelrohr-Messgerät mit zwei geraden Messrohren besitzt einen optimierten Strömungsteiler, der den Druckverlust minimiert. Die Edelstahl-Messrohre sind leerlauffähig und leicht zu reinigen. Das Gerät liefert dem Anwender wichtige Messwerte wie die aktuelle Prozessdichte, den Volumendurchfluss, die totalisierte Masse und das Volumen sowie die Temperatur des Mediums. Standardmäßig ausgestattet mit einem druckfesten Gehäuse, bietet der Durchflussmesser eine erhöhte Prozesssicherheit.

Neues Servicetool für erweiterte Prozesssteuerung

Für alle Anwender, die in ihrer Anlage nach weiteren Optimierungsmöglichkeiten suchen oder eine erweiterte Prozesssteuerung und -auswertung benötigen, bietet Krohne jetzt ein neues Servicetool an: die Flow Toolbox. Sie besteht aus einem kleinen Elektronik-Modul, das vorne auf das Display des Messumformers gesteckt wird, sowie einem Adapter und der passenden PC-Software. Das Elektronikmodul speichert auf einer handelsüblichen Micro-SD-Speicherkarte alle Messwerte sowie alle Diagnosewerte, die von dem Messgerät aufgenommen werden. Anschließend wird die Speicherkarte abgenommen und mit einem PC verbunden. Mithilfe der mitgelieferten Software können jeweils vier der aufgezeichneten Mess- oder Diagnosewerte gleichzeitig dargestellt werden. Anhand dieser graphischen Darstellung kann dann eine übersichtliche und genaue Analyse durchgeführt werden, um ein besseres Verständnis der unterschiedlichen Prozesszustände zu erhalten.

Die Flow Toolbox liefert zusätzliche interne Messwerte des Instruments, die nicht über die Ausgänge ausgegeben werden. Bei einem Masse-Durchflussmessgerät können damit beispielsweise Änderungen der angezeigten Dichte zusammen mit der Schwingungsfrequenz des Messrohrs betrachtet werden. Daraus kann z.B. auf Lufteinschlüsse im Rohrsystem oder im Produkt geschlossen werden, die sonst nicht erkennbar gewesen wären. Gerade bei geschlossenen Prozessen kann diese Information sehr wertvoll sein. Der Anwender kann also die von der Flow Toolbox gelieferten Daten zur Analyse und Optimierung seiner Prozesse verwenden. Die Micro-SD-Speicherkarte kann die Messdaten von bis zu fünf Tagen aufnehmen. Wird diese Zeit überschritten, werden die Daten wieder automatisch überschrieben, sodass immer die aktuellen Messdaten für die letzten fünf Tage verfügbar sind.

Das bietet einen weiteren großen Vorteil für die Nutzer: Tritt beispielsweise in einem Prozess 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, so lässt man einfach die Flow Toolbox solange 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.

Die Toolbox hilft dem Betreiber auf diesem Wege auch sporadisch auftretende Prozess-Ereignisse zu identifizieren und zu verstehen. Die Flow Toolbox kann als Daten-Logger verwendet werden; darüber hinaus können mit dem Data Set Manager auch Werkseinstellungen und Werkskalibrierwerte in dem Gerät abgespeichert werden. Sie kann auch in Ex–Bereichen eingesetzt werden.

Fazit: Krohne bietet im Bereich der Masse-Durchflussmessung eine vollständige Familie für jede Messaufgabe an, die bei Bedarf noch mit einem Servicetool für eine tiefgreifende Prozessanalyse ausgerüstet werden können. Mit dieser Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten und der jahrzehntelangen Erfahrung hilft Krohne, die Produktionsprozesse möglichst nahe an das theoretische Optimum zu führen.

Der Autor ist Industry Manager Chemical bei der Krohne Messtechnik GmbH & Co. KG, Duisburg.Die zunehmende Globalisierung der Wirtschaft funktioniert nicht ohne Zulieferer, die diese Entwicklung mittragen und sich ebenfalls global aufstellen. Keine einfache Aufgabe, denn die Anwender verlangen neben einem guten internationalen Service vor allem eines: egal woher die Produkte stammen, die Qualität muss dieselbe sein.

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