A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

01  Schwitzwasser am Reifetank stellt für die ­Contite-Messzelle vom Deltapilot von Endress+Hauser kein ­Problem dar

Druckmesstechnik steigert Anlageneffektivität

02  Bei starker Feuchtigkeit sowie Kondensatbildung überzeugt die Contite-Messzelle mit ihrem Schutz für Sensor und Zellenelektronik

03  Am Produktvorlaufbehälter für Vier-Farb-Füller stellt der ­Cerabar PMC71 mit robuster Keramikzelle die optimale ­Lösung dar

04  Aus einem breiten Spektrum an Sensoren lässt sich eine optimale Lösung für die spezielle Anforderungen auswählen. Zudem sorgen unterschiedliche Transmitterklassen dafür, dass der Anwender genau das bekommt, was er benötigt

Die Anforderungen an die Messtechnik in einer Molkerei hängen nicht nur von der speziellen Applikation ab, sondern auch von der notwendigen Prozesssicherheit und Flexibilität in der Produktion sowie vom Lagerkonzept. Das Ziel der Molkerei Gropper: die Anlageneffektivität maximieren. Die Lösung: Druckmesstechnik von Endress+Hauser.

Seit mehr als 80 Jahren hat sich die Molkerei Gropper dem Naturprodukt Milch verpflichtet. In dem Familienbetrieb, der nunmehr in der 3. Generation durch Heinrich Gropper geführt wird, werden Milchprodukte in hoher Qualität erzeugt. Neben den Milchspezialitäten hat sich die Molkerei in den letzten Jahren vorwiegend als zuverlässiger Lieferant von Handelsmarken profiliert.
„In diesem Marktsegment geht es um Zehntel-Cent-­Beträge pro Verkaufseinheit“, so Berthold Burgmeier, Leiter der Technik bei Gropper. „In der Produktion ist eine hohe Anlagenauslastung und eine flexible Produktion mit kurzen Rüstzeiten die Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung des Geschäftsmodells. Am Standort in Bissingen können ca. 250 verschiedene Artikel in unterschiedlichen Verpackungen hergestellt werden. Die Abfülllinien sind so ausgelegt, dass neue Produkte schnell und einfach produziert und abgefüllt werden können.“ Die Anlageneffektivität wird mittels Schlüsselkennzahlen nach dem OEE-Konzept (Over­all Equipment Effectiveness = Verfügbarkeit × Geschwindigkeit × Qualität) laufend ermittelt. In diesem Konzept spielt auch die richtige Auslegung der Druckmesstechnik eine entscheidende Rolle. So kommen in der Molkerei eine Vielzahl von unterschiedlichen Drucksensoren zum Einsatz.

Für die verwendete Messtechnik kann eine Flexibilität in der Produktion zum Nachteil werden, weil die Sensorik zwar für Produkt A bei Temperatur B gut geeignet ist, aber nicht für Produkt C bei Temperatur D. Dies gilt ebenfalls für die Druckmesstechnik.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, muss auch die eingesetzte Messtechnik eine große Flexibilität mitbringen. Gleichzeitig müssen MSR-Kostenstellenverantwort­liche sicherstellen, dass anfallende variable und Fixkosten für Wartung und Lagerhaltung möglichst gering gehalten werden. Die Auswahl der richtigen Messtechnik hängt deshalb von verschiedenen Faktoren ab:
Produktsicherheit: hygienische Anschlüsse und lebensmittel­taugliche Werkstoffe,
Prozesssicherheit: optimaler Sensortyp, der den Applika­tionsanforderungen gerecht wird, zum Beispiel Kondensatbildung durch kaltes Medium, Temperaturschocks durch Dampfsterilisation, Vibrationen, Durchstöße durch Ventile und Vakuum usw.,
Prozesssteuerung: absolute Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messung,
Lagerbestandoptimierung: Anzahl der Gerätevarianten minimieren durch Bündelung von Messstellen; Festlegung interner Standards,
Wartungsintervalle minimieren: Transmitter mit hoher Langzeitstabilität reduzieren Kalibrierintervalle und stellen Diagnoseinformationen zur Verfügung,
Mitarbeiterqualifizierung: einfache und intuitive Parametereinstellung.

Die richtige Sensorik passend zur Applikation
In der Molkerei und in der Getränkeindustrie gibt es verschiedene Anforderungen an die Drucksensorik. Rohmilch- und Reifetanks in Molkereien lagern kaltes Medium in einer feuchten Umgebung. Der Deltapilot FMB50/FMB70 mit der patentierten Contite-Messstelle kommt seit Jahrzehnten in Molkereien zum Einsatz (Bild 1). Die hermetisch gekapselte Messzelle und die gasdichte Glasdurchführung von der Sensorleitung zum Elektronikeinsatz stellen sicher, dass Luftfeuchtigkeit nicht in die Messzelle kondensieren kann (Bild 2).
Zur Drucküberwachung im Mischraum oder im Vier-Farben-Füller wird eine robuste Keramikmesszelle eingesetzt, da Vakuum und Druckschläge die Messzelle mechanisch stark beeinflussen. Um die erheblichen Vibrationen auf der Anlage von der Elektronik fernzuhalten, wird das Feldgehäuse getrennt instrumentiert. Die ölfreie kapazitive Keramikmesszelle vom Cerabar PMC51/PMC71 (Bild 3) kann Messbereiche von 5 mbar bis 40 bar abdecken. Ein weiterer Vorteil der robusten Messzelle: die Membranbruch­erkennung. Immer wieder vorkommende Druckschläge, die beispielsweise durch schließende Ventile hervorgerufen werden, können bei Metallmembranen zu einer mechanischen Ermüdung führen. Im schlimmsten Fall wird ein gültiger Messwert angezeigt, obwohl die Membran beschädigt und das Sensoröl ausgelaufen ist. Die robuste Keramikmembran überwacht sich über die gemessene Kapazität selbst und verursacht im Fehlerfall sofort eine Fehlermeldung. Gegenmaßnahmen können somit zeitnah ergriffen werden. Die neue Sensorgeneration vom Cerabar M PMC51 verfügt über eine spezielle Sensorkonstruktion, die einen langfristigen Einsatz auch in Kaltmedien ermöglicht.
In kleinen Rohrleitungen sind kleine frontbündige Prozess­membranen notwendig. Die verschweißte Polysilizium-Messzelle mit Metallmembran vom Cerabar PMP eignet sich besonders bei kleinen Prozessanschlüssen, wie DN25, und Druckanwendungen mit schnellem Temperaturwechsel. Bei Gropper kommt sie vor allem im Mischraum zum Einsatz, wo nach jedem Produktwechsel gereinigt und sterilisiert wird.

Lagerbestände optimieren
Neben der Sensorik und dem reinen Anschaffungspreis ist das Lagerkonzept bzw. die Standardisierung von Geräte­varianten wichtig. Die Betriebsmittelvorschrift der Molkerei ist Grundlage für das Kaufgespräch mit Maschinen- und Anlagenbauern.
Ersatzteillisten von Neuanlagen werden mit internen Listen abgeglichen. Ist eine Anlage in Betrieb, wird für jede prozesskritische Messung ein Ersatzgerät auf Lager gelegt. Hier unterscheiden sich Molkereien von Getränkeabfüllern oder Brauereien. Kurze Mindesthaltbarkeitsdaten (MHD) und die kontinuierliche Anlieferung von Rohmilch bedeuten, dass Transmitter im Bedarfsfall schnell 1:1 ersetzt werden müssen. Komplette Geräte liegen auf Lager und jeder Messbereich und Prozessanschluss hat einen eigenen Lagerplatz. Die Zuordnung zum Lagerplatz erfolgt über die TAG-Nummer. Die dazugehörigen Parametersätze zur Messstelle werden über diese abgelegt und bei Bedarf über die Bediensoftware Fieldcare auf das Messgerät eingespielt.
Alternativ können „Universal“-Transmitter auf Lager liegen, deren Messbereich mittels „Turn Down“ (Verhältnis eingestellte Messspanne zu Nennwert) frei eingestellt bzw. die mittels Adapter, zum Beispiel Basistransmitter mit Universaladapter, auf unterschiedliche Prozessanschlüsse adaptiert werden können. Somit lassen sich mehrere Messstellen „bündeln“ und die Anzahl der Lagergeräte wird reduziert. Einheitliche Ersatzteile für Elektronik oder Anzeige für die Druck- und Differenzdrucksensoren Cerabar, Deltapilot und Deltabar verringern ebenfalls den Lagerbestand.
Für prozessunkritische Messstellen kann gegebenenfalls ganz auf Lagergeräte verzichtet werden, da einfache Transmitter in der Regel innerhalb von 72 Stunden lieferbar sind.

Wartungsaufwand minimieren
Zur Gerätekommunikation reicht für die meisten Mess­stellen ein (4 mA…20 mA)-Signal. Spezielle Parametereinstellungen, wie Behälter-Linearisierungen zur Volumenbestimmung, werden im Leitsystem berechnet. An kritischen Messstellen, wo hohe Genauigkeiten gefordert sind, können Drucktransmitter mit erhöhter Langzeitstabilität, zum Beispiel Cerabar S oder Deltapilot S, die erforderlichen Kali­brierzyklen verlängern.

Fazit
Im Wettbewerb differenziert sich die Molkerei Gropper, in dem sie neue Konzepte für ihre Kunden entwickelt. Die Kunden schätzen dieses „verzahnte Miteinander“; es schafft Vertrauen und Gemeinsamkeiten. Die gleiche Erwartungshaltung hat B. Burgmeier auch an seine Lieferanten. So ist er der Meinung: „Es ist eben ein Unterschied, ob man nur einen Transmitter anbietet oder eine Lösung, die allen Aspek­ten wie Produktionssicherheit, Lagerhaltung und Inbetriebnahme Rechnung trägt.“ Ein Ansprechpartner, der die Druck-, Füllstand-, Durchfluss-, Temperatur- und Analysenmesstechnik beherrscht sowie sich in der Verfahrenstechnik und Lösungsmöglichkeiten in der Molkerei auskennt, steigere letztendlich auch die Anlageneffektivität.
Endress+Hauser bietet Drucktransmitter mit verschiedenen Sensoren an (Bild 4). Beispiele sind der Deltapilot mit Contite-Messzelle, Cerabar mit Keramik- oder Polysilizium-Messzelle, wahlweise mit Druckmittler, und der Deltabar mit Differenzdruckmesszelle. Der richtige Sensor, passend zur Anwendung, gewährleistet die hohe Betriebssicherheit. Zusätzlich gibt es verschiedene Produktsegmente, wie Cerabar T, Cerabar M und Cerabar S, die sich in Bauform (beispielsweise Zwei-Kammer-Gehäuse), Funktionalität und Genauigkeit, zum Beispiel Linearität und Langzeitstabilität, optimal an den Anforderungen des Anwenders ausrichten.

Der Beitrag als pdf

Autor: Dirk Dohse ist Produktmanager Druckmess­technik bei Endress+Hauser in Weil am Rhein.