So finden Sie die richtige Druckmesstechnik für Ihre Anwendung

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Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Prozesswissen ist gefragt

Welche Bedeutung die genaue Kenntnis der Prozesse hat, zeigt ein Praxisbeispiel aus der Polyvinylchlorid-Produktion bei Vinnolit, das Vega-Messgeräte von der Vorproduktion über die Polymerisationskontrolle bis hin zur PVC-Trocknung nutzt. Das Unternehmen mit Hauptsitz in München hat bei der Einrichtung vieler Messstellen in der gesamten Prozesskette auf das Know-how der Experten aus dem Schwarzwald gesetzt und viele Applikationsfragen gemeinsam gelöst.

Vinnolit ist einer der führenden PVC-Rohstoffhersteller in Europa und der weltweite Markt- und Technologieführer bei PVC-Spezialitäten. Das Unternehmen produziert und vermarktet ein breit gefächertes PVC-Produktsortiment, das alle gängigen PVC-Anwendungen abdeckt, die z.B. im Bausektor, in der Automobilindustrie oder in der Medizintechnik täglich zum Einsatz kommen.

Die PVC-Herstellung ist ein mehrstufiger Prozess, dessen entscheidende Verfahrensschritte über Druckmessung abgesichert sind und zum Teil in den letzten Jahren mit moderner Technik nachgerüstet wurden, so z.B. die Vorproduktion des Rohstoffs. Dieser Anlagenteil arbeitet zwar im Normalbetrieb drucklos, trotzdem muss eine kontinuierliche Druckmessung sicher stellen, dass bei Spülvorgängen und Dichtheitsprüfungen der Anlage kein Produkt in das Stickstoffnetz eindringt. Als hier die Nachrüstung fällig wurde, fiel die Wahl auf den Vegabar 51 mit angebautem Rohrdruckmittler. Dieser konnte einfach in die bestehende Verrohrung eingepasst werden, was dem Betreiber Zeit und Montagekosten sparte.

Kontinuierliche Drucküberwachung bei Spülvorgängen

Im Polymerisationskessel wachsen die Vinylmonomere zu den Polymerketten zusammen. Wichtig bei diesem Prozessschritt ist die Gasfreiheit der Anlage. Die wird gewährleistet, indem Monomere, Dampf und Kondensat kontinuierlich gemessen werden. Besonders bei Revisionsarbeiten ist aber die Gefahr groß, dass Gase in den Kessel eindringen, die später die Polymerisation stören, deshalb muss bei Vakuum-/Dampf-Spülvorgänge der Druck kontinuierlich überwacht werden.

Hier wird nun der Druckmessumformer Vegabar 51 mit angebautem Druckmittler eingesetzt. Das Gerät misst den Druck auch bei absolutem Vakuum und 140 °C. Der Druckmittler verkraftet selbst Druck- und Temperatursprünge während der Vakuum-/Dampf-Spülvorgänge.

Besonders wichtig ist die Druckmessung bei der Trocknung, einem entscheidenden Qualitätsschritt. Dabei wird heiße Luft auf einen Druck von 3 bis 5 mbar eingestellt und in den Trocknungstrichter geblasen. Hier ist präzise Steuerung das A und O, denn für qualitativ hochwertiges PVC ist ein gleichbleibender Druck entscheidend.

Um diese Messstelle exakt regeln zu können, wird ein Vegabar V 54 mit trockener keramisch-kapazitiver Messzelle eingesetzt. Bei dieser müssen keine Füllöle bewegt werden, die sich bei Temperaturerhöhung ausdehnen können. Dadurch ist das Gerät in der Lage, den geringen Druck bei einer maximalen Dauertemperatur von 120 °C und der kleinen Baugröße von G½“ sicher zu messen.

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Technologien im Überblick

Keramisch-kapazitive Druckmessumformer bieten durch ihre Robustheit, Überlastfestigkeit sowie Langzeitstabilität in vielen Applikationen die optimale Lösung. Hochdruck- sowie Hochtemperaturanwendungen können aufgrund der trockenen Messzelle nicht realisiert werden.

Metallische Druckmessumformer beherrschen besonders gut sehr schnelle Temperaturwechsel und können für Hochdruckanwendungen bis +1000 bar eingesetzt werden. Die Grenzen bei jedem metallischen Sensor liegen in der Robustheit. Bei der Auswahl für die jeweilige Applikation muss daher ein Augenmerk auf die dünne Metallmembran gelegt werden.

Metallische Differenzdruckmessumformer eignen sich für viele industrielle Messaufgaben wie Füllstandmessung, Filter- und Pumpenüberwachung sowie Durchflussmessungen. Die Stärke der Differenzdruckmessumformer zeigt sich besonders bei Messungen von kleinen Differenzdrücken. Differenzdrücke über 40 bar sowie Hochtemperaturanwendungen sind ohne den Anbau von Druckmittlern nicht möglich.

Durch den zusätzlichen Anbau von Druckmittlersystemen an metallische Messzellen können Drücke auch bei Temperaturen bis +400 °C sicher gemessen werden. Durch die große Materialvielfalt kann der Druckmittler an den Prozess angepasst werden. Das Füllöl dehnt sich jedoch bei Temperaturänderungen aus, was besonders bei der Messung von kleinen Drücken zu Fehlern führt.

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Interview zum Thema mit Manuel Harter, Vega

Für Manuel Harter, Produktmanager Druckmesstechnik bei Vega, entscheidet auch das Applikations-Know-how des Vertriebsingenieurs, ob hinterher das Messgerät zum Prozess passt.

PROCESS: Gerade in schwierigen Anwendungsfällen ist es entscheidend, die Applikation des Kunden genau zu kennen – Stichwort Consulting. Welche Empfehlung und welche Wünsche haben Sie an den Anwender?

Harter: Für jede Anwendung gibt es Prozessdaten, die immer parat sein müssen. Dazu gehören die maximale Temperatur, das Medium, der maximale Druck und der benötigte Messbereich. Schwieriger wird es bei Anwendungen mit dynamischen Prozessparametern wie Druck- und Saugschlägen oder bei Temperatursprüngen. Da hilft bei der Geräteauswahl das technische Know-how und die Anwendungserfahrung des Vertriebsteams.

PROCESS: Welches sind denn die häufigsten Anwenderfehler beim Betrieb eines Druckmessgeräts?

Harter: Zum Teil fehlt Prozesswissen, was zur Auswahl von Geräten führt, die nicht optimal an den Prozess angepasst sind. Die Auswahl des richtigen Druckmessgeräts minimiert aber Fehlerquellen. Eine schnelle und leichte Inbetriebnahme vereinfacht dem Kunden die Arbeit: Je einfacher die Inbetriebnahme ist, desto sicherer. Gemäß dem Prinzip „plug and play“: anschließen, kurz abgleichen und loslegen.

PROCESS: Das Thema Energieeffizienz ist heute in aller Munde. Kann – und wenn ja, wie – auch die moderne Druckmesstechnik in der Chemie helfen, Prozesse energieeffizienter zu fahren?

Harter: In der Tat wird Energieeffizienz immer wichtiger, und die Druckmesstechnik kann hier unterstützen. So hilft z.B. eine Leckage-Detektion durch Drucksensoren, im Druckluftnetz Energie zu sparen. Auch reproduzierbare, langzeitstabile Werte des Druckmessgeräts helfen, chemische Prozesse konstant und somit energiesparend zu betreiben.

Fazit

Damit die Geräteauswahl wie im Fall Vinnolit gelingt, braucht der Betreiber zweierlei: Prozesswissen für die optimale Anpassung der Druckmesstechnik an das Verfahren und das Know-how eines Vertriebspartners mit Anwendungserfahrung.

* Der Autor ist Produktmanager Druckmesstechnik bei Vega Grieshaber in Schiltach.

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