Platzproblem gelöst

Ventilblöcke für die Direktmontage an Messumformern

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16.09.2014 Was nicht passt, wird passend gemacht! Messumformer, auch Transmitter genannt, beinhalten immer mehr Funktionen: Zusätzliche Sensoren ermitteln Gehäuse- oder Umgebungstemperatur, Prozessoren verarbeiten Daten in Echtzeit, WLAN-Module ermöglichen die Fernüberwachung. Dies führt jedoch dazu, dass die Hersteller der Geräte auch größere Gehäuse entwickeln müssen. Aber was tun, wenn die Transmitter plötzlich nicht mehr an ihren angestammten Platz auf dem Ventilblock passen?

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Messumformer beinhalten immer mehr Funktionen. Dies führt dazu, dass die Hersteller der Geräte auch größere Gehäuse entwickeln müssen.
  • Daher wurde das komplette Design eines Ventilblocks überarbeitet und ein neues Oberteil entworfen, das mehr Platz bietet und sich daher auch für die Montage der größeren Messumformer eignet.
  • Der Neigungswinkel der Ventileinheit, die aus den zwei Entlüftungsventilen und dem Ausgleichventil besteht, wurde vergrößert und so mehr Platz gewonnen.

Messumformer werden im Anlagenbau in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Sie erfassen zum Beispiel den Druck oder Differenzdruck in Öl- und Gaspipelines oder anderen Prozessleitungen. Im Gegensatz zu einem reinen Messgerät zeigen sie jedoch den Druck nicht nur an, sondern verarbeiten die gemessenen Werte weiter: Das gemessene Eingangssignal wird im Transmitter über verschiedene physikalische oder chemische Effekte in ein Ausgangssignal umgewandelt. Dies ist häufig ein normiertes analoges elektrisches Einheitssignal, das von 4…20 mA reicht. Auch Frequenz- oder Impulsausgänge sind typische Varianten. Die Ausgangsgröße ist proportional zur Eingangsgröße – je höher also der gemessene Wert ist, desto höher ist auch der Wert am Ausgang des Messumformers. Das Ausgangssignal kann dann über ein Display abgelesen oder direkt an ein Steuerungssystem übermittelt werden. Somit lässt sich etwa aus dem Signal des Drucktransmitters an der Gaspipeline deren Durchfluss errechnen.

Neue Funktionen verursachen Platzmangel
im Gehäuse

In Kraftwerken, chemischen und petrochemischen Anlagen kommen sehr häufig Druck- und Differenzdrucktransmitter zum Einsatz. Diese werden unter anderem dazu benutzt, Druck und Durchfluss in Rohrleitungen oder den Füllstand von Flüssigkeitsbehältern zu ermitteln und weiterzuleiten. Sie spielen damit für die Sicherheit und den zuverlässigen Ablauf der Prozesse eine zentrale Rolle. Mit zunehmender Komplexität der Anlagen steigen auch die Anforderungen an die Messumformer. Daher müssen zusätzliche Komponenten in die Geräte integriert werden: zum Beispiel digitale Ausgänge, Sensoren für die Überwachung der Gehäuse- oder der Umgebungstemperatur sowie Prozessoren, die die gemessenen Daten in Echtzeit weiterverarbeiten. Auch die Displays zeigen nicht mehr nur das Ausgangssignal an, sondern liefern eine Vielzahl an weiteren Informationen und sind daher umfangreicher als früher. Hinzu kommt die Möglichkeit der drahtlosen Datenübertragung und Fernüberwachung. Viele Transmitter verfügen bereits über WLAN-Module, die das Ausgangssignal an weitere Systeme übermitteln.
Der steigende Funktionsumfang der Messumformer führt dazu, dass die Gehäuse inzwischen größer sind als noch vor einigen Jahren. Denn schließlich müssen immer mehr Bauteile darin untergebracht werden. Daraus ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei ihrem Anschluss, denn die meisten Prozessanlagen sind so kompakt wie möglich gebaut und bieten daher nur wenig Platz. Das gilt auch für die verwendeten Armaturen. Ist das Gehäuse des Transmitters größer, lässt er sich nicht mehr so einfach mit der Messstelle verbinden.
Druck- und Differenzdrucktransmitter sind in der Regel an einen Ventilblock angeschlossen, der wiederum über eine Impulsleitung mit der Anlage verbunden ist. An den beiden Eingängen des Messgeräts findet somit kein Durchfluss statt, sondern es liegt nur der statische Druck des jeweiligen Mediums an. Der Ventilblock dient einerseits als Absperrung, sollte der Messumformer zum Beispiel für Reparaturen abmontiert werden müssen. In diesem Fall dichten zwei Ventile die Verbindung zu den Eingängen ab, so dass das Medium nicht aus der Impulsleitung entweichen kann. Darüber hinaus verfügt der Ventilblock über zwei Entlüftungsventile – je eines für jeden Eingang – sowie ein Ausgleichsventil, mit dem sich der Transmitter kalibrieren lässt. Der Anschluss des Messumformers erfolgt direkt über einen Flansch. So ist der gesamte Aufbau möglichst kompakt und robust.

Standardbauteil genügt Ansprüchen nicht mehr
Die Ventilblöcke für den direkten Anschluss an Messumformer wurden über Jahrzehnte als Standardbauteile gefertigt. In der jüngeren Vergangenheit trat immer das gleiche Problem auf: Anwender und Hersteller beklagten sich, dass die größeren Transmitter nicht mehr auf die Ventilblöcke passten.“
Der Grund war schnell gefunden: Die voluminösen Gehäuse und die Hebelgriffe der Ventile standen sich gegenseitig im Weg. Die bewährten Standard-Ventilblöcke genügten den veränderten Ansprüchen nicht mehr. Daher wurde auf Anfrage eines Herstellers von Druck- und Differenzdrucktransmittern das Produkt entsprechend überarbeitet.

Neues Design löst das Platzproblem
Auch für die Ventilblöcke fanden die Entwicklungsingenieure schnell einen Weg, die veränderten Anforderungen optimal  zu erfüllen. Sie überarbeiteten das komplette Design des Blocks und entwarfen ein neues Oberteil, das mehr Platz bietet und sich aus diesem Grund auch für die Montage der größeren Messumformer eignet. Dazu vergrößerten sie den Neigungswinkel der Ven-
tileinheit, die aus den zwei Entlüftungsventilen und dem Ausgleichventil besteht. Diese Ventile waren nämlich dem Transmitter zuvor im Weg gestanden. Durch die schräge Anordnung der Ventile entsteht mehr Freiraum auf der Oberseite des Blocks, auf der sich auch der Flansch zum Anschluss des Messumformers befindet. Darüber hinaus konnten die Entwickler – aufgrund des niedrigen Betätigungsmoments der neuen Ventiloberteile – kürzere Hebelgriffe als zuvor verwenden. Dadurch lassen sich die Ventile nun problemlos öffnen und schließen, ohne dass die Griffe beim Drehen an das Transmittergehäuse stoßen.
Die Ventilblöcke waren nun wieder optimal für den Direktanschluss an einen Drucktransmitter gebaut. Diese Blöcke kommen in zahlreichen Anlagen weltweit zum Einsatz – nicht nur mit den Messumformern dieses einen Herstellers, denn die Problematik bezog sich ja auf die Drucktransmitter im Allgemeinen. Schließlich versucht jeder Anbieter, möglichst viele Funktionen in seinen Produkten unterzubringen. Daher konnte sich die Weiterentwicklung schnell durchsetzen.

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Heftausgabe: September 2014
Markus Häffner, Leitung Konstruktion & Entwicklung Armaturenfabrik Schneider

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Markus Häffner, Leitung Konstruktion & Entwicklung Armaturenfabrik Schneider

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