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01 Allein in Deutschland gibt es rund 10.000 Kläranlagen, in denen jedes Jahr etwa 38 Mrd. m 3 Abwasser gereinigt werden. Die Daten zahlreicher Messgeräte bilden die Basis für zuverlässige Prozesse.

Druckmessgerätefamilie kundenoptimiert

02 Der Vegabar 82 mit keramischer Messzelle deckt als „Allrounder“ 80 % aller Anwendungen in der Prozessindustrie ab

03 Die Pegelsonde Vegabar 86 mit keramischer Messzelle erfasst zuverlässig den Füllstand auch bei abrasiven Flüssigkeiten

04 Bei Druckmessumformern mit externem Gehäusen kann die Kabelbaugruppe gewechselt werden. So können die Montage des Prozessanschlusses und das Verlegen der Leitung separat erfolgen

05 Pegelmessung zur Rechensteuerung mit dem Vegabar 86: Die Differenz der Wasserpegel vor und hinter dem Rechen zeigt Verschmutzungsgrad des Rechens an

Mit dem Ziel, eine einfache Auswahl und einen schnellen Weg zum richtigen Sensor zu bieten, hat Vega seine Druckmessgerätefamilie überarbeitet. Gleichzeitig wurde die etablierte Technik in vielen Punkten verbessert. Vor allem bei den keramischen Messzellen gibt es Weiterentwicklungen, die großen Nutzen mit sich bringen.

Die neue Vegabar-80-Familie wurde nach den aktuellen Richtlinien und Standards, wie Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und Kunststoffen in Trinkwasser (KTW), entwickelt. Zu den wesentlichen Neuerungen gehört die weitere Verschlankung der Gerätelinie. So hat Vega die Zahl der Prozessdruckmessumformer von bisher fünf auf nun drei, mit denen sich alle Anwendungen abdecken lassen, reduziert. Als „Allrounder“ wird der Vegabar 82 (Bild 2) mit keramischer Messzelle angegeben. Er eignet sich für circa 80 % aller Anwendungen. Der Vegabar 83 mit metallischer Messzelle ist für hohe Drücke prädestiniert. Und der klassische Druckmittler Vegabar 81 kommt immer dann zum Einsatz, wenn hohe Temperatur- und chemische Beständigkeit gefordert sind. Für hydrostatische Füllstands- und Durchflussmessungen stehen zudem zwei neue Pegelsonden zur Auswahl: der Vegabar 86 (Bild 3) mit keramischer Messzelle und der Vegabar 87 mit metallischer Messzelle. Bei allen Geräten dieser Familie verfolgen die Experten konsequent ihren Plics-Gedanken: Die einheitliche Geräteplattform bietet für alle Messverfahren des Herstellers, ob Druck oder Füllstand, ein durchgängiges Gehäuse-, Elektronik- und Bedienkonzept. Für den Kunden ergeben sich daraus Vorteile über den gesamten Lebenszyklus eines Messgeräts – von der Auswahl und Bestellung über die Montage und Inbetriebnahme bis hin zu Wartung und Service.

Keramisch versus metallisch
Interessante Weiterentwicklungen gab es in den letzten Jahren sowohl bei den metallischen als auch bei den keramischen Messzellen. Die größeren Technologiesprünge wurden bei Vega allerdings hinsichtlich der keramischen Messzellen Certec realisiert. Bei diesen handelt es sich um die Kerntechnologie der Vega-Druckmessumformern. 80 % der verkauften Geräte arbeiten mit den keramischen Druckmesszellen. Zwar lassen sich bei einem großen Teil der Anwendungen prinzipiell beide Technologien einsetzen, allerdings ist Vega davon überzeugt, dass die Keramik oftmals die bessere, weil robustere und langlebigere Technologie ist. Allerdings haben nur wenige Anbieter keramisch kapazitive Zellen im Portfolio und noch weniger verfügen über das Know-how, sie selbst zu produzieren. Doch auch keramische Messzellen haben Schwachstellen, zum Beispiel ihre Temperaturschock- und Feuchteempfindlichkeit. Beides wurde mit der nun vonstattengegangenen Weiterentwicklung der Certec reduziert oder sogar komplett ausgeschaltet.

Temperaturschocks und Feuchtigkeitsempfindlichkeit eliminiert bzw. reduziert
Nach starken Temperatursprüngen kann es bei keramischen Messzellen minutenlang dauern, bis der Sensor wieder zuverlässige Messwerte liefert. Oftmals war den Anwendern gar nicht bewusst, dass sich der Sensor im Temperaturschock befindet und falsche Werte überträgt. Hier bietet nun die Temperaturschockkompensation Abhilfe. Dazu wird zusätzlich zum üblichen Temperatursensor auf der Rückseite der Certec-Messzelle ein zweiter Temperatursensor in die Glasnaht direkt hinter der Keramikmembran eingebracht. Er detektiert auch kleinste Temperaturänderungen. Mittels eines ausgeklügelten Algorithmus lässt sich somit der Temperaturschock vollständig kompensieren. Dabei bringt der zweite Sensor noch einen positiven Nebeneffekt mit: Er misst mit einer Genauigkeit von ±2 K. Zwar konnten die Vorgänger auch schon ein Temperatursignal ausgeben, allerdings eignete sich die Messung durch die Langsamkeit des Sensors nur für Lagertanks mit relativ stabiler Temperatur. Mit der neuen Sensorgeneration lässt sich in vielen Fällen ein separater Temperatursensor einsparen. Die ersten Kunden haben sich zu diesem Feature bereits positiv geäußert.

Auch bei der typischen Feuchtigkeitsempfindlichkeit wurden Verbesserungen erzielt. Hier stellen bei kapazitiven Systemen freiliegende Elektroden das Problem dar: Ein eintretendes Dielektrikum, wie Feuchtigkeit, ändert die Dielektrizitätszahl, die Kapazität und damit den Druckmesswert. Das Gerät kann die Ursache für die Kapazitätsänderung jedoch nicht unterscheiden. Bei seiner neuen Gerätegeneration überzieht Vega nun die gesamte Oberfläche des Mess- und Referenzkondensators mit einer hauchdünnen Glasschicht. Da durch die Passivierung kein Kontakt mehr zum Medium entsteht, ändert sich die Dielektrizitätszahl im kompletten System, also für die Mess- und Referenzkapazität. Für das Messergebnis wird der Koeffizient aus beiden gebildet und rechnerisch ausgeglichen.

Herausragende Eigenschaften
Ein weiteres besonderes Merkmal der Keramik von Vega ist ihre hohe Überlastfestigkeit bis zum Faktor 200. Auch beim Temperaturbereich wurde ein Fortschritt erzielt. So konnte die Messzelle früher maximal 120 °C Stand halten; heute sind es bis zu 130 °C. Somit eignet sich die keramische Messtechnik nun für nahezu alle Anwendungen. Weitere Verbesserungsmaßnahmen gehen in Richtung Erweiterung der Messbereiche. So liegt der Messbereich bei der nächsten Generation keramischer Messzellen im unteren Bereich bei bis zu 25 mbar (zuvor 100 mbar) – ohne elektronischen Turndown. Nach oben ist er ebenfalls angewachsen, von bisher 60 bar auf jetzt 100 bar. Dadurch können Kunden in Zukunft mit dem Standardgeräten Vegabar 82 zur Prozessdruckmessung und dem Vegabar 86 zur hydrostatischen Messung noch mehr Applikationen abdecken.

Ebenfalls gelöst
Eine weitere Besonderheit der Certec stellt ihr frontbündiger Einbau dar. So liegt die radiale Dichtung zurückversetzt und ist gegen das Medium geschützt. Das prädestiniert sie insbesondere für den Einsatz in abrasiven Anwendungen. Nicht ohne Grund kommt sie in der Papierindustrie weltweit in mehr als 20.000 Messstellen zum Einsatz. Auch Anbackungen kommen nicht vor, da sich der Sensor im Füllgutstrom selbst reinigt. Die „Second Line of Defense“ ist beispielsweise bei Gefahrstoffen unverzichtbar, damit das hochgiftige Medium nicht in den Anschlussraum gelangen kann und Mensch und Umwelt gefährdet. Aktuell müssen die Kunden hier auf gekapselte Absolutdruckmessumformer zurückgreifen. Durch eine neue Elektronik ist es Vega nun gelungen, ein vollverschweißtes Sensormodul anzubieten – mit keramischer Messzelle und für Relativdruckmessungen. Dabei gelingt es dem Komplettanbieter für Druckmesstechnik durch einen sehr kleinen Prozessanschluss eine sehr hohe Messgenauigkeit zu realisieren.

Vorteile des elektronischen Differenzdrucks
Mittels eines innovativen Softwareund Hardwarekonzepts ist es möglich, alle Geräte der Vegabar-80-Familie – ob Allrounder, Hochdruck- oder Hochtemperatursensor – zu einem elektronischen Differenzdrucksystem zu kombinieren. Das bedeutet in der Praxis: Der Kunde nimmt beispielsweise einen Vegabar 82, den er als Standardgerät sowieso auf Lager hat, bestellt einen weiteren Sensor, wählt die Elektronikausführung Slave und verschaltet beide. Die Anwender profitieren somit von einer einfachen Auswahl, einer identischen Bedienung und einer vereinfachten Lagerhaltung. Ein weiterer Vorteil des elektronischen Differenzdrucks ist, dass es keine ölgefüllten Kapillarleitungen gibt, die isoliert werden müssen, um Umgebungseinflüsse, wie Temperaturschwankungen oder starke Vibrationen und dadurch verursachte Messfehler, auszuschließen. Und ölgefüllte Druckmittler selbst zählen eher zur gehobenen Preisklasse. Unter Einbeziehung aller Details dürfte ein elektronisches Differenzdrucksystem in vielen Fällen nicht nur die einfachere, sondern auch kostengünstigere Variante darstellen.

Beispiele aus der Praxis
Mit den Neuerungen wurde auch das Anwendungsspektrum der Druckmess gerätefamilie erweitert. Die Bandbreite ist vielfältig. Ein Beispiel stellt die Pegelmessungen zur Rechensteuerung dar (Bild 5). Sie kann einfach mit zwei hydrostatischen Druckmessumformern vom Typ Vegabar 86 realisiert werden. Die Geräte messen den Druck der überlagerten Flüssigkeitssäule und berechnen daraus den aktuellen Pegel. Als Duo können sie zu einem elektronischen Differenzdrucksystem aufgebaut werden. Auf diese Weise lässt sich der Differenzdruck als Maß der Beladung des Rechens heranziehen und die Reinigungsfunktion direkt steuern. Der Pegel wird immer als zweiter Messwert bereitgestellt. Ein weiteres Beispiel stellt die Füllstandsmessung im Sandwäscher dar. In der Sandwaschanlage eines Klärbetriebs (Bild 1) wird der abgeschiedene Sand von organischen Bestandteilen gereinigt und kann dann als Recycling- Material verwendet werden. Eine Schneckenpresse dient der Entwässerung des gewaschenen Sands, den man anschließend in Lagerbehälter austrägt. Zur Steuerung des Austrags wird der Füllstand im Sandwäscher mit einem Druckmessumformer mit keramischer Messzelle gemessen. Der durch die Flüssigkeitssäule verursachte Druck wird erfasst und als Füllstandssignal ausgegeben. Die keramische Messzelle des Druckmessumformers Vegabar 82 widersteht dem abrasiven Sand und erfasst kleinste Messwertänderungen. Dabei zeichnet sich der robuste Druckmessumformer durch seine einfache Montage und hohe Langzeitstabilität aus. Vorteile bietet hier außerdem der frontbündige Einbau der Keramikmembran und die Tatsache, dass sich der Druckmessumformer durch das strömende Medium permanent selbst reinigt.

Fazit
Der Kunde profitiert bei der neuen Druckmessgerätefamilie zum einen von der einfacheren und übersichtlicheren Gestaltung und zum anderen von vielen technischen Eigenschaften, die verbessert wurden. Hervorzuheben sind dabei sicherlich die Weiterentwicklungen bei den keramischen Messzellen in puncto Feuchtigkeitsund Temperaturschockempfindlichkeit. Für den Anwender eröffnen sich dadurch insgesamt ganz neue Anwendungsgebiete. (ih)

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Autor:
Florian Burgert ist Produktmanager Druckmesstechnik bei der Vega Grieshaber KG in Schiltach. f.burgert@vega.com