Von nass bis trocken

CT-Produktfokus: Neues aus der Feuchtemesstechnik

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20.10.2010 Die Feuchte in Feststoffen ist ein wichtiger Parameter, der die Qualität des Produktes stark beeinflusst und die Wirtschaftlichkeit einer Produktion wesentlich erhöhen kann. Aus diesem Grund ist die Messung und Überwachung des Feuchtegehalts ein unabdingbares Muss. Die CT-Redaktion hat die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet in diesem Beitrag zusammengestellt.

Unempfindlich gegen Störeinflüsse Klassische Laborverfahren zur Feuchtemessung wie Trockenwaage, Trocknungsofen oder Karl-Fischer-Titration scheiden aus, wenn kontinuierlich genaue Messwerte für die Regelung eines Prozesses oder zur Qualitätskontrolle benötigt werden. Mit der Mikrowellenresonanzmethode von Tews Elektronik liegt die Messrate bei über 600 Messungen/s. Damit können auch sehr schnell fließende Produkte gemessen werden. Für die online-Messung von Feuchte stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die robust gefertigten Feuchtemesssysteme von sind aufgrund des verwendeten Messverfahrens gegen derartige Störeinflüsse unempfindlich. An den Prozessmessgeräten der Baureihe MW 42XX können alle Sensoren der Blueline-Serie betrieben werden, für die Messwert-Ausgabe stehen alle gängigen Schnittstellen zur Verfügung. Varianten für den Ex-Bereich sind ebenfalls erhältlich.

Keinem Verschleiß ausgesetzt Mit den Mikrowellen-Messgeräten von Berthold Technologies zur Feuchtemessung kann die Materialfeuchte im laufenden Prozess überwacht werden. Die Messkomponenten kommen dabei nicht direkt mit dem Messgut in Berührung und sind keinerlei Verschleiß ausgesetzt. Durch die Erfassung eines großen Materialvolumens erzielen unsere Geräte ein Maximum an Repräsentativität. Das Feuchtemessgerät Micro-Polar bietet Möglichkeiten zur Messung an Schüttgütern, Suspensionen, Flüssigkeiten und Pasten. Bei Schüttgütern erfolgt die Messung am Förderband, Bunker oder Silo bzw. Schacht. Das System bietet die Möglichkeit, schwankende Schütthöhen mit Hilfe eines separaten Wegesensors, zum Beispiel Ultraschall, zu kompensieren. Im Falle schwankender Schüttgutdichten kann optional eine radiometrische Flächengewichtskompensation angeschlossen werden.

Im optimalen Frequenzbereich Die Trime-Technologie zur Bestimmung der Materialfeuchte misst den Stoffkennwert Dielektrizitätskonstante (DK) und arbeitet im optimalen Frequenzbereich zwischen 600?MHz und 1,2?GHz. Bei der Sonde Sono-Silo von Imko sind Sondenkopf und Elektronik modular aufgebaut; Bei einem Verschleiß des Sondenkopfes kann dieser einfach ausgetauscht werden. Bei einer Abrasion am Sondenkopf ist keine Nachkalibrierung erforderlich. Die intelligente Vorverarbeitung der Messwerte mit fließender Mittelwertbildung, einstellbarem Filter und bis zu 15 Kalibrierkurven erfolgt bereist in der Sonde. Eine externe Auswerteelektronik wird in der Regel nicht benötigt. Zwei variabel einstellbare Analog-Ausgänge 0(4)…20?mA erlauben den problemlosen Anschluss an jede Steuerung.

Mit Selbstüberwachung Das digitale Feuchtemessprinzip des Feuchtemesssystems Humy 3000 von Mütec mit Selbstüberwachung gewährleistet eine höchst mögliche Genauigkeit und schließt Fehler bei der Übertragung aus. Bei der Messung wird im hochfrequenten Wellenbereich die Dielektrizitätskonstante und die hochfrequente Dämpfung des Feststoffes gemessen. Das Messverfahren ermöglicht eine kurze und einfache Kalibrierung sowie eine hohe Genauigkeit von bis zu 0,1. Die Messsonde überträgt die Daten digital. Dies macht die Messwertübertragung störungsunempfindlich und lässt eine Distanz vom Sensor zur Auswerteeinheit bis zu 1?km zu. Weitere Kennzeichen sind hohe selektive Empfindlichkeit und hohe Messgenauigkeit, schnelle und einfache Kalibrierung sowie optional Atex-Version für Zone 20 und 2.

Eigensicher geworden Mit dem portablen Hygrometer MDM 300 von Michell Instruments steht auch für explosionsgefährdete Bereiche ein tragbarer Hochleistungs-Taupunktmesser für besonders schnelle, hochgenaue und bestens wiederholbare Messungen des Feuchtegehaltes in Gasen in der Zündschutzart EExi zur Verfügung. Kennzeichen des Messgeräts ist seine Form und Bediener?ergonomie. Dank integrierter Filter und standardisierten Schnellverschlüssen lassen sich jetzt die Systeme im Handumdrehen noch schneller an jedem Probennahmesystem anschließen – jetzt auch überall dort, wo zündfähige Stoffgemische auftreten können, zum Beispiel in Prozessgasen und Erdgas, in der chemischen und petrochemischen Industrie oder auch in anderen zündgefährlichen Bereichen.

Nach dem Taupunktprinzip Der Hochtemperatur-Feuchtesensor AFS-HT 350 zur Erfassung der absoluten Feuchte von TMS arbeitet nach dem Taupunktprinzip und kann bei Arbeitstemperaturen bis 350?°C eingesetzt werden. Der Sensor arbeitet mit einem thermischen System, bei dem lediglich ein vernickeltes, geschlossenes Rohr in den Prozessraum ragt. Dadurch ist auch der Einsatz bei verschmutzter Luft direkt vor Ort möglich. Je nach Einsatzbereich steht der Sensor mit aktiver oder passiver Kühlung zur Verfügung, wobei Letztere bei verschmutzter Luft eingesetzt werden sollte. Der Messbereich Feuchte liegt zwischen 2 und 100?Vol.-%.

Optimierte Qualitätsüberwachung Michell Instruments hat mit dem QMA 2030 seine Basis an Technologien zur Feuchtemessung in Gasen verbreitert. Herzstück der neuen Technologie ist der neu entwickelte Sensor auf „Quarz Micro Balance“-Basis, auch als Schwingquarz-Prinzip bekannt. Der Schwingquarz-Sensor ist eine solide Basis für ein optimiertes Qualitätsüberwachungsverfahren und eignet sich für alle gängigen Gasherstellungsmethoden wie die Luftzerlegung und andere Verfahren zur Mischung von Industriegasen oder Bereitung von Reinstgasen. Das Messverfahren macht den Analysator zu einem hochgenauen und schnell ansprechenden System, ideal für schnelle langzeitstabile Messungen im Spurenfeuchtebereich. Es lassen sich Feuchtewerte im Bereich zwischen 0,1 und 2?000?ppm(V) überwachen, wobei die maximale Abweichung unter 10?% des Anzeigewertes bei einer Wiederholbarkeit von ±?5?% liegt. Durch die Kombination des weiten Messbereichs mit dem schnellen Ansprechverhalten sorgt der QMA 2030 dafür, dass Feuchteschwankungen rechtzeitig entgegen gewirkt werden kann und Prozesse lückenlos überwacht sind.

Für sensible Anwendungen Weil Feuchtigkeit in Gasen und Druckluft erhebliche Schäden verursachen kann, sind regelmäßige Kontrollen wichtig. Das neueste Gerät für diesen Zweck heißt „Hydrobaby“ und kommt von Witt-Gasetechnik. Der Ein-Hand-Analysator wurde für den mobilen Einsatz entwickelt. Verbaut ist ein keramischer Metalloxyd-Sensor, der die Feuchtigkeit des Gases aus dem Taupunkt ermittelt. Dieses Verfahren gilt als überlegen: sehr schnelle und präzise Messungen, deutlich geringere Empfindlichkeit zur Umgebungstemperatur, kaum Messabweichungen (±?2?°C) sowie der große Messbereich von -110 bis 20?°C bieten Vorteile im Vergleich zu alternativen Sensorsystemen. Damit eignet sich das Gerät selbst für sensible Anwendungen, beispielsweise in der Medizin, Pharmazie und der Biotechnologie. Klassische Einsatzbereiche sind die industrielle Prozessüberwachung, die Umwelttechnik, gasförmige Brennstoffe sowie technische Gase und Luft.

Verbesserte Stabilität Umgebungen mit strengen Vorschriften und hohen Anforderungen in der Life Science Industrie und in Laboren erfordern exakte und zuverlässige Feuchte- und Temperaturmessungen. Verarbeitung, Verpackung und Lagerung setzen bei den Geräteherstellern für Pharmazie, Biotechnologie und Medizin stabile Umgebungsbedingungen voraus, damit höchste Produktivität und Qualität gewährleistet werden können. Die neue Hochleistungs-Feuchte- und Temperatursonde Humicap HMP110 von Vaisala ist dank ihrer verbesserten Langzeitstabilität ideal für diese Umgebungen geeignet. Die Feuchte- und Temperatursonde ist klein und kompakt, einfach zu integrieren, sehr wartungsfreundlich und problemlos austauschbar. Ihre hohe Leistungsfähigkeit, chemische Beständigkeit und Stabilität basieren auf der bewährten Humicap-Sensortechnologie. Die Sonde deckt den gesamten Feuchtebereich bei Temperaturen von -?40 bis 80?°C ab. Jede Sonde wird mit einem Kalibrierzertifikat geliefert, das auf Nist zurückgeführt werden kann.

Schimmel lokalisieren Dostmann Electronic stellt mit dem Infrarotthermometer mit Feuchtesensor Scantemp 898 ein ideales Messgerät zur Raumklimakontrolle vor. Es ist ein leistungsfähiges, tragbares Instrument zur gleichzeitigen berührungslosen Temperatur- und Feuchtemessung. Aus diesen Messwerten wird der für die Schimmelvorsorge wichtige Taupunkt errechnet. Das Handmessgerät mit integrierter Taupunktanzeige ermöglicht es, die kritischen Orte für Schimmelbildung schnell herauszufinden und wird zur Überwachung des Raumklimas eingesetzt. Durch gleichzeitige Messung von Taupunkt und Oberflächentemperatur der Innenwände lassen sich in kürzester Zeit Schimmelgefährdungen erkennen und die entsprechenden Maßnahmen wie zum Beispiel Lüften und Heizen einleiten. Bei Gebäuden werden durch die Messung mit dem Infrarotthermometer Kältebrücken und Isolationsschäden schnell und zuverlässig aufgedeckt.

Vorkalibriertes Modul Kernstück der Feuchte- und Temperatursensoren der D-Serie von Galltec+Mela ist das kalibrierte dModul, das die Messwerte für relative Feuchte (0 bis 100?%) und Temperatur individuell erfasst. Die gemessenen Werte werden mit den gespeicherten Kalibrierdaten des dModuls verglichen und digital, d.h. verlustfrei an die Transmitterelektronik zur Ausgabe der Spannungs- und Stromsignale weitergeleitet. Die Industrieversionen (Baureihe DK für Kanaleinbau und DW für die Wandmontage) können in einem Temperaturbereich von -30 bis 80?°?C (Lagertemperatur -40 bis 85?°?C) eingesetzt werden. Innerhalb dieser Grenzen kann der Temperaturmessbereich für den Fühlerkopf je nach Applikation frei gewählt werden. Ebenfalls auf Kundenwunsch berechnet der in den Industrieversionen integrierte hx-Converter bei Bedarf auch abgeleitete Größen wie Taupunkttemperatur, Wassergehalt, Enthalpie, absolute Feuchte oder Feuchtkugeltemperatur. Ausgestattet mit dem im Zubehör erhältlichen PTFE-Sinterfilter erreicht der Messkopf IP54, die Montagegehäuse der Industrieversionen IP65.

Messkammer im Sensorelement Die Feuchte-Temperatur-Sensoren der Raumversion (Baureihe DR) desselben Herstellers verfügen über eine integrierte Messkammer, in der die Sensorelemente für Feuchte und Temperatur untergebracht sind. Diese ist von der Transmitterelektronik getrennt. So wird für eine gute Umlüftung der Messeinheit gesorgt.

Die Sensoren sind für einen Einsatztemperaturbereich von -30 bis 60?°?C (Lagertemperatur -40 bis 85?°?C) ausgelegt. Bei der Montage des Gehäuses wird zunächst das Unterteil an der gewünschten Stelle montiert. Das Einhängen und Verschließen des Oberteils, das die empfindliche Elektronik beinhaltet, kann jederzeit später und ohne Werkzeuge erfolgen.

Rechenschieber zur Feuchterechnung Michell Instruments präsentiert einen praktischen Rechenschieber für alle gängigen Berechnungen im Bereich der absoluten und relativen Feuchte (%rF). Der Rechenschieber wurde unter Berücksichtigung vieler Anwenderwünsche entwickelt und ist mit klaren und schnell verständlichen Formeln versehen. Das nützliche Werkzeug schließt auch praktische Definitionen und Gleichungen, wie beispielsweise für die ppm(v)-Umrechnung oder die Berechnung des Sättigungsdampfdrucks unter vorgegebenen Bedingungen ein.

Heftausgabe: Kompendium Prozessautomatisierung 2010/2011 2010

Über den Autor

Birgit Lind
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