Prozesswasser richtig mischen – alles andere als trivial!

Kompakte und schnelle Messtechnik für Prozesswasser

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21.02.2020 Die richtige Prozesswassermenge bei der richtigen Mischtemperatur innerhalb vorgegebener Mengen- und Temperaturtoleranzen herstellen: Diese regelungstechnische Herausforderung klingt auf den ersten Blick trivial, sie ist es aber nicht.

Entscheider-Facts

  • Prozesswasser in der geforderten Spezifikation herzustellen ist eine regelungstechnische Herausforderung.
  • Möglich wird dies mit dem Wasser-Misch- und Dosiergerät (WMD).
  • In diesem kommen schnelle und kompakte Messgeräte zum Einsatz.
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Bilder: Endress+Hauser

In vielen praktischen industriellen Anwendungen wird Prozesswasser aus zwei bestehenden Vorlagen gemischt (zum Beispiel aus Trinkwasser und Eiswasser), um eine definierte Temperatur zu erreichen. Dabei spielt unter anderem die Kompensation der Vorlagentemperatur bei der Durchflussmessung und -steuerung eine entscheidende Rolle. Wenn enge Leistungstoleranzen für eine ideale Prozesssteuerung und hohe Produktqualität benötigt werden, bedarf es eines klugen Anlagenkonzeptes.

Die Firma AZO Liquids mit Sitz in Neuenburg am Rhein entwickelte ein eigenes Wasser-Misch- und Dosiergerät (WMD), um die hohen Anforderungen an ideale Prozesswasserbedingungen zu meistern. Der Dosiervorgang wird dabei nicht einfach über ein Zeitprofil gesteuert, sondern die Wärmeströme des Gesamtsystems werden vollständig bilanziert. Diese ganzheitliche energetische Betrachtung ermöglicht es, den Prozess innerhalb enger Toleranzen zu führen. Fehler durch Wärmeverluste und -einträge an Rohrleitungen, Behälterwandungen oder in den Wasservorlagen werden kompensiert.

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Der magnetisch-induktive Durchflussmesser
Picomag erfasst die leitfähigen Medienströme.

Dezentrales Steuerungskonzept, magnetisch-induktive Durchflussmessung

Schon in frühen Projektphasen werden beim Dosiergeräte-Herteller Berechnungen angestellt, die zu verlässlichen und reproduzierbaren Anlagen­ergebnissen führen. Das WMD ist dabei ein wesent­licher Baustein der Anlagen. Das dezentrale Steuerungskonzept des Dosiergeräts basiert auf einem Controller des Herstellers Wago (PFC 750-8100). Zukünftige Anlagenerweiterungen können mit minimalem Aufwand modular realisiert werden. Das WMD wird drahtlos via WLAN (Wireless Ethernet Gateway 758-918) und Webserver über ein Smartphone oder Tablet bedient. Die Regelungstechnik basiert auf diversen Dosierventilen sowie besonders schnell ansprechender und kompakter Messtechnik von Endress+Hauser. Die Kompensation der Vorlauftemperatur, die in der Praxis immer schwankt, ist essenziell. Dies übernimmt der Temperaturfühler Easytemp TMR35, der durch Ansprechzeiten unter einer Sekunde (T50-Zeit) eine Kompensation praktisch in Echtzeit ermöglicht.

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Das Wasser-Misch- und Dosiergerät ist in einem kompakten Rahmen montiert. Mircea Ban (Azo Liquids) und Hans-Jörg Sprich (Endress+Hauser) diskutieren die Einbausituation einer Füllstandssonde an einem Behälter.Bilder: Endress+Hauser

Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät

Picomag erfasst die leitfähigen Mengenströme der Wasservorlagen, die neben der Temperaturen für die Wärmemengenbilanzierung benötigt werden. Über IO-Link werden Signale der Temperatur- und Durchflussmessung an das übergeordnete System übertragen. Aufgrund der kompakten Bauform können für die Messung sowohl zwei Temperaturfühler als auch zwei Picomag-Durchflussmesser auf engstem Raum in das Dosiergerät integriert werden. Die Einheit kann dadurch auch bei beengten Platzverhältnissen zum Einsatz kommen. Für den Fall, dass nicht leitfähige Medien wie zum Beispiel vollentsalztes Wasser, verwendet werden, kann das System auch mit kompakten Coriolis-Masse-Durchflussmessgeräten ausgerüstet werden.

Flüssigkeits-Dosierung in Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikherstellung

Das Dosiergerät kommt in verschiedensten industriellen Anwendungen zum Einsatz: In der Kosmetikindustrie bei der Herstellung von Hautcremes als Öl in Wasser- oder Wasser in Öl-Emulsion; in pharmazeutischen Anwendungen bei der Produktion von Wirk- und Hilfsstoffen, oder in der Lebensmittelindustrie zur Teigproduktion. Der Flüssig-Prozesstechnikanbieter hat mit seiner innovativen Wasser-Misch- und Dosiereinheit die Kundenanforderungen aufgenommen und umgesetzt: Enge Toleranzen für Prozesswassermenge und -temperatur durch intelligente Mischvorgänge und ganzheitliche Wärmemengenbilanzierung sind nun möglich.

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Darstellung der Leistungskurven des Wasser-Misch- und Dosiergeräts: Die untere Kurve zeigt die konstante Prozesswassertemperatur am Ausgang des Systems. Die Regelung ist trotz schwankender Eingangstemperatur über die Dosierventile bzw. die Medienströme konstant realisierbar.

Azo Liquids entschied sich für Endress+Hauser als Partner für die messtechnische Umsetzung, da der enge persönliche Kontakt in der südbadischen Region sehr geschätzt wird. Messgeräte mit hohen Genauigkeiten, schnelle Ansprechzeiten sowie ein gutes Preis-Leistungsverhältnis spielten ebenfalls eine Rolle. Dazu kommt die schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen eine hochwertige Dokumentationsqualität sowie der 24/7-Online-Zugriff über das W@M-Portal des Messtechnik-Spezialisten.

Heftausgabe: Pharma+Food Februar 2020
Philipp Garbers, Branchenmanager Life Sciences, Endress+Hauser Messtechnik

Über den Autor

Philipp Garbers, Branchenmanager Life Sciences, Endress+Hauser Messtechnik
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