In einem Rutsch gemessen

CT-Produktfokus Durchflussmessgeräte für Schüttgüter

13.11.2014 Gegenüber der Messung von Schüttgut-Masseströmen sind Flüssigkeits- und Gasmessungen trivial. Angesichts der Mengen, die weltweit verarbeitet werden, nimmt es einigermaßen Wunder, dass sich bislang nur wenige Spezialunternehmen dem Thema der Schüttstrommessung angenommen haben. Doch unsere Recherche zum Special Duchflussmessung in CT 10/2014 hat trotzdem einige interessante Entwicklungen zutage gefördert.

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1 Große Durchsätze präzise online messen
Schüttgutdurchsätze präzise online zu messen, ist eine Herausforderung, weil es eine Vielzahl an Einflussfaktoren gibt und die physikalischen Gesetzmäßigkeiten allen bekannten Messprinzipien irgendwann die Grenzen aufzeigen. Anlagenbetreiber wünschen sich im besten Fall Geräte, die unabhängig von Produkteigenschaften und Förderbedingungen arbeiten, einfach zu handhaben sind, dabei produktschonend, verschleißarm und bezahlbar  sind – und gleichzeitig hochpräzise, reproduzierbare Ergebnisse liefern. Zu den Abhängigkeiten der Messsysteme gehören Faktoren wie Abrasivität über Produktfeuchte, Leitfähigkeit, Korngröße, Temperatur, Durchsatz, Konzentration, verwendetes Fördersystem, Fördergeschwindigkeit, Rohleitungsdurchmesser, verfügbare Einbauhöhe, erwartete Genauigkeit und nicht zuletzt das zur Verfügung stehende Budget.
Die Rutschenwaage Dynachute vom Hersteller Dyna Instruments arbeitet ähnlich wie eine Bandwaage, kommt aber ohne bewegte Teile aus: Durch gleichzeitiges Messen von Gewicht und Fließgeschwindigkeit über einer Messrutsche, wird mit zwei absoluten Werten der Massedurchsatz berechnet. Änderungen der Produkteigenschaften, wie Dichte, Korngröße, Reibeigenschaften, Farbe, haben hier, anders als bei anderen Messprinzipen, keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Auch ein regelmäßiges Nachkalibrieren ist nicht notwendig.
Da die Rutschenwaage keine bewegten Teile aufweist und die Sensorik gegen Einwirkungen geschützt ist, sind die Betriebskosten sehr gering und eine regelmäßige Wartung im Normalfall nicht notwendig. Ein wichtiger Aspekt ist der Betrieb ohne Kalibrierung: Diese verursacht bei anderen Messsystemen wie Prallplatten, Mikrowellengeräten oder kapazitiven Messungen einen erheblichen Aufwand. Die Geräte zeichnen sich durch eine Messgenauigkeit von 0,97% vom Istwert und 0,65% vom Endwert aus.

2 Messung im freien Fall und ohne Einbauten im Rohr
Daneben bietet der Hersteller das berührungslos arbeitende radiometrische Messsystem Dynarad an, das in pneumatischen Förderanlagen und Freifallanwendungen eingesetzt wird. Im Gegensatz zur Rutschenwaage sind bei diesem Gerät keine Einbauten im Produktstrom vorhanden. Das System kombiniert die Messwerte einer radiometrischen Konzentrationsmessung (System LB442 vom Hersteller Berthold Technologies) und eine elektrostatische Geschwindigkeitsmessung (Dynavel). Dadurch arbeitet das Gerät unabhängig von schwankenden Produkteigenschaften (Dichte, Korngröße, Feuchte, Reibeigenschaften) oder Prozessbedingungen wie Druck, Geschwindigkeit, Temperatur). Einmal im Prozess kalibriert, sind keine weiteren Nachkalibrierungen mehr notwendig.
Die Geschwindigkeitsmessung basiert dabei auf der Erfassung von elektrischen Ladungen des zu messenden Feststoffes. Im Gerät werden für eine Laufzeitmessung an zwei Sensoren in gegebenem Abstand Signale  aufgenommen und automatisch auf einem auswertbaren Pegel gehalten. Eine Anpassung an veränderte Feststoffeigenschaften ist nicht notwendig. Aus den zwei Signalen wird in einer Korrelationsrechnung die Zeit bestimmt, welche der Feststoff für die Strecke von Sensor 1 zu Sensor 2 benötigt. Da es sich hierbei um eine absolute Messgröße handelt, entfällt jegliche Kalibrierung. Für die Konzentrationsmessung werden Gammastrahlen durch die Messstelle gesendet und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Szintillationsdetektor erfasst. Beim Durchdringen wird die Strahlung geschwächt. Da die Messgeometrie konstant ist, wird die resultierende Strahlungsschwächung nur von der aktuellen Feststoffkonzentration im Förderstrom beeinflusst. Geschwindigkeit und Konzentration werden in einer Auswerteeinheit zum Massedurchsatz verrechnet und als Analogsignal ausgegeben.

3 Mikrowellengeräte messen Feststoffmengen in metallischen Rohrleitungen
Die neuen Mikrowellengeräte MF 3000 von Mütec werden zur Online-Durchflussmessung von Feststoffmengen in metallischen Rohrleitungen eingesetzt.  Mit ihnen lassen sich Pulver, Stäube, Pellets und Granulate im Durchsatzbereich von wenigen kg/h bis zu vielen t/h reproduzierbar sowie kontinuierlich messen. Damit sind Online-Messungen in pneumatischen Förderungen oder im Freifall möglich. Laut Hersteller sind die Geräte eine kostengünstige Alternative zu Wiegesystemen. Das Messsystem arbeitet abrasions- und wartungsfrei, da die Prozessankopplung über einen Anschweißstutzen bündig mit der Rohrinnenwand erfolgt. Durch diese kontaktlose, integrale Messung sowie die frei einstellbare Empfindlichkeit des Sensors wird die Anpassung an Messungen in sehr kleinen oder sehr großen Rohrdurchmessern sowie von kleinen bzw. großen Durchflussmengen ermöglicht. Der Sensor ist mit einem DIN-Schienen-Transmitter verbunden. Die Anbindung erfolgt über  das galvanisch getrennte 4…20-mA-Signal, die RS232- oder die RS485-Schnittstelle. Für Ex-Bereiche gibt es eine Version mit Atex-Zertifikat.
Das Messverfahren beruht auf dem physikalischen Prinzip des Doppler-Effektes. Dabei baut der Sensor in der Rohrleitung ein homogenes Mikrowellenfeld auf. Die Mikrowellen werden von den durch das Rohr geförderten Feststoffteilchen reflektiert und daraufhin wieder vom Sensor empfangen. Durch die Auswertung der Frequenz- und Amplitudenänderungen während des Messvorganges wird der Massendurchfluss bestimmt. Statische Aufladungen und ruhende Partikel, z. B. Ablagerungen, gehen in die Messung nicht mit ein. Da die Messung sehr schnell erfolgt, werden auch kurzfristige bzw. geringste Mengenschwankungen erfasst.

4 Einbaubandwaage für schmale Gurtförderer
Wenig Platz benötigt die Zweirollenstuhl-Einbaubandwaage EBW 20-SC von MTS. Sie ist für schmale Gurtförderer mit Bandbreiten bis 800 Millimeter konzipiert. Das robuste, eichfähige Modell passt laut Hersteller dank geringer Einbautiefe zu den meisten Bandkonstruktionen, auch bei geringem Abstand zwischen Ober- und Untergurt. Der längere Lastträger erhöht die Messgenauigkeit.  Die kompakte Einbandwaage ist koppelbar mit dem Mod-Weigh-Auswertesystem FBW, das eine kontinuierliche Verwiegung übernimmt. Auch die Kombination mit dem Wiegecontroller Mod Weigh DBW zur Regelung und Dosierung ist möglich. Für eichfähige Applikationen gibt es den Wiegecontroller WC 9604.

5 Mikrodosierer für bruchempflindliche Schüttgüter
Darüber hinaus hat der Hersteller mit dem Dos Weigh Belt jüngst einen weiterentwickelten Mikrodosierer vorgestellt, der bruchempfindliche Schüttgüter schont und den abrasiven Verschleiß an der Anlage reduziert. Der Dosierer schont durch sein Funktionsprinzip neben dem Schüttgut auch die Anlage. Statt einer Förderschnecke arbeitet er mit einem Förderband, das empfindliche oder spröde Materialien sicher transportiert – ohne Abrieb und ohne die Produktstruktur zu beschädigen. Außerdem reduziert das Gerät bei feinkörnigen, abrasiven Schüttgütern den Verschleiß der Anlage. Das Förderband vermeidet die durch eine Austragsschnecke verursachte Reib- und Mahleinwirkung. Das spart Wartungs- und Ersatzteilkosten und verbessert die Verfügbarkeit. Mit dem Dosierer lassen sich sensible Materialien verwiegen – im Batchbetrieb oder kontinuierlich. Die Bandgeschwindigkeit ist individuell regelbar. Möglich sind Kapazitäten von 10 bis 500 Kilogramm pro Stunde. Der Mikrodosierer kann mit dem Mod-Weigh-Auswertesystem DI zur differenziellen Verwiegung eingesetzt werden. [AS]

Heftausgabe: November 2014

Über den Autor

Armin Scheuermann, Redaktion
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