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06 | 2019

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Special Mess-, Steuer-

Special Mess-, Steuer- und Regeltechnik Bild: 7 x BAM Medienteam, 1 x Carlo Tiebe Bereiche, in denen Multigassensoren eingesetzt werden Um den Überblick zu behalten, müssen Sensoranwender vorab wissen, welcher Sensor für welchen Messbereich wo angewendet werden soll. Dies ist oftmals nicht leicht zu beantworten. Dabei müssen abhängig von verfügbaren Technologien die jeweiligen Vor- und Nachteile betrachtet werden. Die Spezifik von Multigassensoren besteht darin, dass durch Auswahl und Betriebsweise eine Vielzahl von Messsignalen erzeugt werden, aus denen mit mathematischen Verfahren die für die Anwendung gewünschten Informationen extrahiert werden. Hierzu ist ein Training, das heißt ein Verfahren zur Anpassung eines Multigassensors für eine gezielte Messung, dies erfolgt mit verschiedenen Gasproben mit definierter Zusammensetzung sowie die mathematische Auswertung von Signalen oder Signalmuster, der Messeinrichtung mit Gasproben bekannter Eigenschaften notwendig. Die Gassensorik hat sich stetig weiterentwickelt. Heute gibt es viele Multigassensoren, die komplexe Gasgemische erfassen. Sie liefert dann Daten, wenn der jeweilige Sensor eingeschaltet ist und dies, je nach Messprinzip und Elektronik kontinuierlich oder potenziell mit hohen Abtastraten im Sekunden- oder Minutentakt. Messungen können damit leicht auf die erwartete Gasprobe abgestimmt werden. Signalintensitäten oder Signalmuster ändern sich, wenn sich die Gaszusammensetzung beziehungsweise die Gaskonzentrationen am Ort des Messens ändert oder auch, wenn der Sensor in einem Gasvolumen bewegt wird oder einen Literatur VDI 1000:2011 VDI-Richtlinienarbeit Grundsätze und Anleitungen. VDI/VDE 3518–1:2011 Multigassensoren – Begriffe, Aufbau und Arbeitsweise, Klassifizierung. VDI/VDE 3518–2:2014, Multigassensoren – Klassifizierung, Prüfung und Bewertung. VDI/VDE 3518–3:2018, Multigassensoren – Geruchsbezogene Messungen mit elektronischen Nasen und deren Prüfung. Luftstrom unterschiedlicher Gaszusammensetzungen heranträgt. Häufig werden Anfragen zum Einsatzverhalten von Multigassensoren und deren Kennwerten gestellt. Hier geben Technische Richtlinien wie die VDI-Richtlinien des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) Orientierung. Sie liefern anhand von Beurteilungs- und Bewertungskriterien Entscheidungshilfen zur Bildung eines Maßstabs für einwandfreies technisches Vorgehen. Sie formulieren allgemein anerkannte Regeln der Technik und fördern den Erfahrungsaustausch und Technologietransfer zwischen Entwicklern und Anwendern. Die Richtlinienreihe VDI/VDE 3518 vom Fachausschuss Multigassensorik der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik beschreibt nun Regeln für die korrekte und sichere Arbeit mit Multigassensoren. In Blatt 1 der Richtlinienreihe werden Begrifflichkeiten im Zusammenhang mit Multigassensoren definiert. Es beschreibt auch deren generellen Aufbau sowie Arbeitsweise und stellt ein Klassifikationsund Bewertungssystem mit Güteklassen bereit. In diesem werden Multigassensor einer der vier möglichen Anwendungskategorien – Komfort (A1), Diagnose (A2), Prozessüberwachung (A3) oder Sicherheit (A4). In den jeweiligen Anwendungskategorien können Multigassensoren zum Differenzieren (F1), Identifizieren (F2), Quantifizieren (F3) angewandt werden. Blatt 2 definiert Leistungsmerkmale und Wertebereiche für die jeweiligen Anwendungen sowie Funktionalitäten und spezifiziert die durchzuführenden Prüfverfahren und deren Bewertung. Entscheidend für Umfang der Prüfung und Bewertung der Multigassensoren ist das Klassifikationssystem. Blatt 3 beschreibt das Anwendungsgebiet zu geruchsbezogenen Messungen mit Multigassensoren. Diese Richtlinie legt Anforderungen zur Prüfung und Bewertung fest. Diese Richtlinie legt spezielle Anforderungen zur Prüfung und Bewertung fest. Gleichzeitig ist sie ein Leitfaden zur Verfahrensentwicklung und zur Anwendung instrumentierter Geruchsmesssysteme. Die Richtlinienreihe ist an Hersteller, Lieferanten und Nutzern als Leitfaden gerichtet und soll Informationen und Erläuterungen zur korrekten und sicheren Anwendung von Multigassensorsystemen liefern. Ferner soll es Herstellern, Kalibrier- als auch Prüflaboratorien und Anwendern einheitliche Randbedingungen zur Beurteilung der Leistungsmerkmale von Multigassensoren geben. Carlo Tiebe & Michael Hofmann, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren, carlo.tiebe@bam.de 22 UmweltMagazin Juni 2019

Mess-, Steuer- und Regeltechnik Special Messen und Steuern wird intelligenter Nahezu alle Prozesse laufen automatisiert. Damit diese rund laufen, wird gemessen, gesteuert und geregelt. Das hilft oft auch, die Umwelt zu schützen oder Energie beziehungsweise Rohstoffe einzusparen, meint Attila Bilgic. Er ist Vorstandsvorsitzender der VDI/VDE- Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA). Welches Beispiel fällt Ihnen ein? Da gibt es viele. Aktuell ist, dass bei Frachtschiffen seit kurzem in Echtzeit Treibstoffverbrauch und Schadstoffemissionen ermittelt werden können. Wie hilft dies der Umwelt? Früher wusste der Kapitän nur, wie viel ein Schiff auf seiner Gesamtstrecke verbraucht hat. Jetzt kann er Messdaten nutzen, um den Treibstoffeinsatz und damit auch die Schadstoffemissionen zu optimieren und auch zu senken. Wie viel bringt dies? Ich gehe von einigen Prozenten aus – doch auch das lohnt sich vor allem auf langen Strecken. (siehe Seite 19) Messen und steuern gehören also zusammen … Natürlich. Das ist ein altes Konzept. Schon lange wird gemessen, um dann anhand der Messwerte Prozesse zu optimieren – etwa, damit möglichst viel eines Produktes entsteht oder Grenzwerte eingehalten werden. Was ist neu? Seit der dritten industriellen Revolution zu Beginn der 1970er Jahre wird immer mehr automatisiert. Sehen Sie: Klassisch wird gemessen und bei Abweichungen von einem Sollwert per Hand nachjustiert, etwa Lösemittel zu einer chemischen Reaktion hinzugefügt. Dies geschieht immer seltener. Dafür läuft mehr und mehr automatisch ab. Dazu haben Fachleute Algorithmen entwickelt. Ändert sich etwa die Durchflussmenge, wird der Druck erhöht oder gesenkt. Oder steigen Stickoxidemissionen, wird in einem Zementwerk mehr Ammoniak eingedüst. Dr. Attila Bilgic, Vorstandsvorsitzender der VDI/ VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Wird immer mehr digitalisiert? Ja, diese Tendenz gibt es. Das zeigt auch der Markt. Die Digitalisierung des Messens und Steuerns ist Teil der Industrie 4.0-Diskussion. Diese Digitalisierung ermöglicht es, immer intelligente- Bild: Krohne Gruppe DIE INTELLIGENZ DER PUMPE PUMP MONITOR Der Pump Monitor bringt Intelligenz in die Exzenterschneckenpumpe und sichert einen effizienten Betrieb. • Grenzwertüberwachung durch Alarmierungen • Performance Analysen zur Betriebsoptimierung • Mehr Sicherheit durch kontinuierliche Überwachung • Transparenz der Pumpenleistung • Optimierung der Betriebskosten SEEPEX GmbH T +49 2041 996-0 www.seepex.com

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