Feuchtemessung in der Prozessindustrie

Die richtige Dosierung

Güter und Produkte, die in industriellen Prozessen hergestellt werden, enthalten oftmals Wasser in unterschiedlichen Konzentrationen, was einen entscheidenden Einfluss auf deren Qualität haben kann. Für die Feuchtemessung werden bisher in der Regel Laborgeräte eingesetzt. Die Verfahren hierfür sind sehr genau, bergen jedoch auch Nachteile. Endress+Hauser befähigt eine bestehende Technologie zur Bestimmung des Füllstands nun auch zur Messung von Stoffeigenschaften.
 Der Wassergehalt in Produkten kann entscheidend für die Produktqualität und Prozesssicherheit sein.
Der Wassergehalt in Produkten kann entscheidend für die Produktqualität und Prozesssicherheit sein. Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Die Gründe für den Einsatz von Feuchtemessgeräten sind vielseitig. Da der Wassergehalt in Produkten entscheidend für die Produktqualität und Prozesssicherheit sein kann, ist es wichtig, Rückschlüsse auf die Materialfeuchte zu ziehen. Das reicht von einem sehr geringen Wassergehalt in getrockneten Produkten aus der Lebensmittelindustrie bis hin zu einem sehr hohen Wassergehalt, z.B. in Bohrschlämmen der Bergbauindustrie. Es geht also um die exakte Dosierung von Wasser im Prozess. Vorstellen kann man sich das ungefähr so wie beim Backen eines Kuchens. Die ein oder andere Zutat muss genau dosiert sein und entscheidet so über das Gelingen des Rezepts.

Um Rückschlüsse auf den Wassergehalt zu ziehen, werden in der Regel Laborgeräte eingesetzt. Dafür werden feuchte und getrocknete Proben gewogen und das Gewicht verglichen. Das Ergebnis lässt dann Rückschlüsse auf den Wassergehalt zu. Diese Methode ist auf der einen Seite zwar genau und einfach handhabbar, bringt aber einige Nachteile mit sich. So ist eine Probe aus dem Prozess insgesamt immer nur begrenzt repräsentativ: Das Trocknen kann je nach Feuchtegehalt, Menge und Art der Probe von einer halben Stunde bis zu einem Tag dauern. Während dieser Zeit läuft der Prozess weiter und das Messergebnis ist bei Eintreffen schon veraltet. Zudem ist die manuelle Probennahme mit Zeit und Kosten verbunden.

 Die Solitrend-Produktfamilie besteht aus mehreren Ausführungen, wie dem MMP40 für die Feuchtemessung in leitfähigen Schüttgütern und Schlämmen.
Die Solitrend-Produktfamilie besteht aus mehreren Ausführungen, wie dem MMP40 für die Feuchtemessung in leitfähigen Schüttgütern und Schlämmen. Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Ersatz für zeitaufwendige Stichproben

Mit der Solitrend-Produktfamilie hat Endress+Hauser eine Lösung für die kontinuierliche Feuchtemessung im Prozess geschaffen. Die auf TDR-Technologie basierenden Sensoren bestimmen aufgrund der Laufzeit eines Radarimpulses entlang einer keramischen Messzelle präzise den Wassergehalt in Schüttgütern. Dabei wird der physikalische Effekt der steigenden Dielektrizitätskonstante mit steigendem Wassergehalt genutzt.

Die Sensoren zur Feuchtemessung werden mit Hilfe eines Halters direkt im Schüttgutstrom eingebaut und sorgen hier für schnelle und zuverlässige Messungen. In der Grundstoffindustrie z.B. wird in der Regel offen gefördert. Hier werden Sensoren direkt unter Siloklappen, unter Abwürfen, wo im freien Fall gemessen wird, oder von oben auf Förderbänder eingebaut, sodass der Sensor gut umströmt wird und im direkten Materialkontakt steht. Die Messwerte können entweder über ein optionales Display oder eine SPS abgelesen werden. Zudem ist es möglich, Schwellenwerte im Kontrollsystem einzugeben, die bei Erreichung Alarme auslösen. So kann die Wasserdosierung im Prozess gesteuert werden.

 Die Sensoren sorgen für zuverlässige Messungen der Feuchte direkt im Schüttgutstrom.
Die Sensoren sorgen für zuverlässige Messungen der Feuchte direkt im Schüttgutstrom.Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Geringer Verschleiß ohne Kalibrierung

Im Gegensatz zu anderen Messverfahren ermöglicht das TDR-Verfahren eine hohe Genauigkeit sowie eine tiefe Materialdurchdringung und ist unabhängig von Korngrößen oder Verunreinigungen. Der Sensor zeichnet sich aufgrund robuster Bauweise und den Einsatz hochwertiger Materialien durch seine Verschleißfestigkeit und damit der Langlebigkeit aus. Für die Messung von Stoffen mit besonders abrasiven Eigenschaften, wie z.B. grobem Schotter, gibt es zudem eine Hartmetallversion. Die Hochtemperaturversion des Sensors kann für Prozesstemperaturen bis 120°C, und somit z.B. direkt hinter dem Trockner, eingesetzt werden. Die Inbetriebnahme der Geräte ist einfach, denn Kalibrierkurven für viele Zuschlagstoffe (Sand, Kies oder Schotter) sind im Lieferumfang enthalten. Nach der ersten Inbetriebnahme ist ein regelmäßiges Nachkalibrieren in der Produktion nicht notwendig.

Flexibler und zuverlässiger Einsatz für jede Anwendung

Die Sensoren sind in unterschiedlichen Ausführungen für verschiedene Schüttdichten verfügbar. Dies umfasst eine geringe Dichte (Tierfutter, Getreide, Kunststoffgranulat), sehr geringe Dichte und niedrige Feuchtegehalte (Sägemehl, Pellets) oder auch leitfähige Schüttgüter und Schlämme (Frischbeton, Klärschlamm). Alle zeichnen sich durch eine einfache Installation und Bedienung auch in anspruchsvollen Prozessen auf und besitzen einen integrierten Messumformer für die einfache Anlagenintegration. Der Solitrend macht somit eine manuelle Probeentnahme und Laborauswertung überflüssig.

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