Temperaturkompensierte Messung für diverse Medien mit IO-Link

Ob in der Wasser­auf­bere­itung ‚der Phar­main­dus­trie oder bei der Her­stel­lung von Lebens­mit­teln: Strö­men nichtlei­t­ende Medi­en in einem chemis­chen Prozess, sind meis­tens Ultra­schall-Durch­flussmess­er zur Überwachung instal­liert. Für die Überwachung benöti­gen die Mess­geräte kurze Ansprechzeit­en und eine hohe Kalib­ri­er­frei­heit, da son­st eine falsche Dosierung oder unzure­ichende Wieder­hol­ge­nauigkeit auftritt. Abhil­fe schafft hier der wartungs­freie Ultra­schall-Durch­flussmess­er Typ DUK mit der neu entwick­el­ten Kom­pak­telek­tron­ik C3T0 von Kobold Mess­ring. Auf­grund der umfan­gre­ichen Möglichkeit­en zur Vor-Ort-Pro­gram­mierung eignet sich das DUK für einen branchenüber­greifend­en Ein­satz für diverse Medien.

Genaue Mes­sung aller Medien

Das Durch­flussmess­gerät der Bau­rei­he DUK deck­te bish­er den Bedarf für Wass­er und wasserähn­liche Medi­en ab. Jet­zt wird das bewährte DUK durch Ein­spie­len zusät­zlich­er Medi­en­pa­ra­me­ter für die Vol­u­men­strommes­sung nahezu aller homo­ge­nen, new­ton­schen Medi­en auch ohne elek­trische Leit­fähigkeit ver­wen­det. Zu nen­nen sind hier beispiel­sweise dem­iner­al­isiertes Wass­er (Deion­at), Wass­er-Glykol-Mis­chun­gen mit unter­schiedlichen Mis­chungsver­hält­nis­sen, Öle und aliphatis­che Kohlen­wasser­stoffe wie Ethanol, solange Ultra­schall­wellen hin­durch gelan­gen können.

Möglich ist dies durch Kom­bi­na­tion des DUK mit der neuen Smart-Elek­tron­ik, auf die vom PC die Datei mit medi­en­spez­i­fis­chen Dat­en einge­spielt wird und ab diesem Zeit­punkt ver­wen­det wird. Das zuge­hörige PC-Inter­face mit USB-Anschluss vertreibt Kobold eben­falls. Die dazuge­hörige Soft­ware „Medi­a­tor Tool“ wird dem Kun­den kosten­los zur Ver­fü­gung gestellt. Auf Kun­den­wun­sch kön­nen die Geräte auch werk­seit­ig eingestellt und kalib­ri­ert wer­den. Dabei kann entwed­er das DUK für einen fes­ten Arbeit­spunkt eingestellt wer­den oder eine Kon­fig­u­ra­tion für ver­schiedene Tem­per­aturbere­iche hin­ter­legt werden.

Die Geräte der DUK-Fam­i­lie arbeit­en nach dem Laufzeit­d­if­feren­zver­fahren. Dies beruht darauf, dass Ultra­schall­wellen in einem Medi­um von der Fließgeschwindigkeit bee­in­flusst wer­den. Zwei gegenüber in der Rohrleitung mon­tierte Sen­soren arbeit­en gle­ichzeit­ig als Sender und Empfänger von Ultra­schallsig­nalen. Ist kein Durch­fluss vorhan­den, ist die Laufzeit der bei­den Sig­nale iden­tisch. Bei fließen­dem Medi­um ist die Laufzeit gegen die Strö­mungsrich­tung länger als die Laufzeit des Sig­nales in Strö­mungsrich­tung. Die durch einen Mikro­prozes­sor ermit­telte Laufzeit­d­if­ferenz ist pro­por­tion­al zum Vol­u­men­strom. Die Tem­per­atur hat einen Ein­fluss auf die Schallgeschwindigkeit und somit auf die Genauigkeit des Messergeb­niss­es. Deswe­gen wird die aktuelle Tem­per­atur des Medi­ums anhand eines im Gerät inte­gri­erten Tem­per­atursen­sors gemessen und von der Elek­tron­ik bei der Berech­nung des Vol­u­men­stroms kompensiert.

Ver­schleißfrei und uni­versell einsetzbar

„Ultra­schall-Durch­flussmess­er kom­men ohne bewegliche Teile wie Flügel­räder aus, weshalb sie keine Abnutzungser­schei­n­un­gen zeigen. Deshalb haben sich diese Geräte für die Durch­fluss­bes­tim­mung divers­er Medi­en bewährt“, erk­lärt Raza Ali Agha, Ver­trieb­sleit­er bei Kobold Mess­ring. „Dieses bre­ite Ein­satzspek­trum führt zu unter­schiedlichen Ein­bausi­t­u­a­tio­nen, da die Mess­geräte in ver­schiede­nen Indus­trien und Prozessen einge­set­zt werden.“

Die Nen­nweite der angeschlosse­nen Rohre und die mögliche Aus­rich­tung beim Ein­bau und die Ein­bindung in Prozess­ket­ten, wie die präzise Reg­ulierung der Kühlmit­telzu­fuhr, bee­in­flussen die Wahl eines passenden Gerätes. Ins­beson­dere im Rah­men von Dosier­vorgän­gen bieten die Messin­stru­mente die Möglichkeit zur Pro­gram­mierung von Zwis­chen­werten, um die Men­gen zu dokumentieren.

Deshalb hat das Untern­hemen mit dem Pro­dukt DUK uni­ver­sale Durch­flussströ­mungsmess­er mit IO-Link entwick­elt, die für nahezu jede Mess­si­t­u­a­tion geeignet sind und neben Ansprechzeit­en von unter ein­er Sekunde eine hohe Pro­gram­mier­frei­heit gewährleis­ten. Dafür sor­gen die zahlre­ichen Funk­tio­nen wie zum Beispiel die Tem­per­aturmes­sung oder die Durch­fluss­menge, welche sich in weni­gen Schrit­ten im Menü auf Schnell­wahltas­ten (soge­nan­nte Hotkeys) fes­tle­gen lassen.

Wertvolles Kun­den­feed­back

„Während der Konzep­tion­sphase haben wir Erfahrungs­berichte unser­er Kun­den aus den ver­schieden­sten Branchen zu Grunde gelegt, um ein flex­i­bles und zuver­läs­siges Uni­ver­sal­gerät geson­dert für nicht-leit­fähige Medi­en zu entwick­eln. Mit der Erweiterung des DUK um die Option C3T0 gibt es jet­zt ein Mess­gerät für nahezu jedes Messvorhaben“, resümiert Agha. „Gle­ichzeit­ig sind die Mess­geräte für zukün­ftige Medi­en vor­bere­it­et. Sie wer­den bei verän­derten Prozess­be­din­gun­gen per Datei-Upload über USB ein­fach umgestellt.“

Ein­satz unter extremen Bedingungen

Neben der Funk­tion zur Tem­per­aturmes­sung wird der DUK oft bei kleinen Rohrnen­nweit­en einge­set­zt. Der DUK deckt nach Nen­nweite einen großen Mess­bere­ich zur Vol­u­men­strommes­sung ab – mit einem Mess­bere­ichs­fak­tor von bis zu 250.

„Die Durch­flussmess­er ver­fü­gen über zwei indi­vidu­ell kon­fig­urier­bare Aus­gänge, die je nach Ein­stel­lung vom Kun­den beispiel­sweise als Puls‑, Alarm- oder Analo­gaus­gang fungieren“, erk­lärt Agha. „Dadurch lassen sie sich leichter in ver­schiedene Prozesse oder Hil­f­skreis­läufe ein­binden und stellen mit ihren kurzen Ansprechzeit­en einen echt­en Mehrw­ert dar.“

Das Farb-Mul­ti-Dis­play lässt sich außer­dem dig­i­tal in 90° — Schrit­ten drehen, so dass bei einem Stan­dortwech­sel kein anderes Mod­ell benötigt wird und die Anzeige unab­hängig von der Posi­tion der Anschlüsse ist.

Sowohl vor Ort am Dis­play als auch über einen exter­nen Steuerein­gang lässt sich der gewün­schte Dosier­vor­gang starten und stop­pen. Dabei wird vor Ort über die Tas­ten die gewün­schte Menge angepasst. „Ins­beson­dere bei sen­si­blen Prozessen wie der Tablet­tenbeschich­tung sind präzise gemessene Teil­men­gen und gute Ansprechzeit­en unab­d­ing­bar“, bestätigt Agha.

Der Grund­baustein für jedes Messvorhaben

Die Flex­i­bil­ität der Geräte­fam­i­lie zeigt sich in der Nutzer­führung und dem Funk­tion­sum­fang. Nahezu alle Ein­stel­lun­gen lassen sich bequem über vier optis­che Tas­ten vor Ort auf dem Dis­play ein­stellen. Funk­tio­nen wie Tem­per­aturmes­sung, Teil­men­ge­nanzeige oder Max­imal­durch­fluss lassen sich auf die genan­nten Hotkeys leg­en, so dass nicht ständig über mehrere Steuerungsebe­nen im Menü navigiert wer­den muss. Dies lässt sich eben­so sich­er mit den meis­ten Hand­schuhen durch­führen. Die mehrzeilige Anzeige bietet einen besseren Überblick als ver­gle­ich­bare Geräte und bildet neben dem Mess­wert die entsprechende Ein­heit oder andere Zusatz­in­for­ma­tio­nen ab. Diese Über­sichtlichkeit wird nochmals durch die Mehr­far­bigkeit des Dis­plays ver­stärkt: Beispiel­sweise ändert sich die Farbe, wenn ein bes­timmtes Durch­flussvol­u­men erre­icht wor­den ist. Dadurch sieht der Nutzer bere­its aus der Dis­tanz, wenn eine bes­timmte Menge dosiert ist oder ein Gren­zw­ert über­schrit­ten wurde.