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01 Die Crossflow-Filteranlage Aquacross W675 von Romfil filtert bis zu 300 m 3 Wasser pro Stunde

Prozessüberwachung bei der Wasserfiltration

02 Zufluss überwachen: Temperaturtransmitter und Drucksensor in der Anströmleitung

03 Ein Strömungssensor kontrolliert hinter den Pumpen den Zufluss der Reinigungsflüssigkeiten

04 Ein Drucksensor überwacht den Systemdruck in der Pneumatik

Die Reinigung von Wasser wird zunehmend zu einem wichtigen Produktionsfaktor. In diesem Zusammenhang bietet die Firma Romfil Crossflow-Filtrationsanlagen an, die bis zu 300 m 3 Wasser pro Stunde filtrieren können. Moderne Fluidsensorik aus dem Haus IFM Electronic sorgt dabei für effiziente und energiesparende Prozesse.

Seit 1975 beschäftigen sich Romfil-Mitarbeiter mit dem Einsatz der Membrantechnologie. 1983 testeten sie die ersten Module und Geräte für die Filtration von Wein. Die Gründung der Romfil GmbH war dann 1998 die logische Fortführung dieses Prozesses. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern von Forschungseinrichtungen wurden die Produkte ständig weiterentwickelt bis hin zu Crossflow- Filtrationsanlagen fur Trink- und Mineralwasser. So filtriert die Crossflow-Filteranlage Aquacross W675 (Bild 1) beispielsweise bis zu 300 m 3 Wasser pro Stunde. Aus vorgeklartem, aber immer noch verunreinigten Wasser produziert sie Trinkwasser. Dabei gilt das Prinzip der Crossfiltration als besonders effizient: Schmutzwasser wird in einem Kreislauf durch dünne, poröse Kapillarröhrchen gepresst. Nur reines Wasser kann diese Membran durchdringen. Das verbleibende, mit Schmutzpartikeln durchsetzte Wasser zirkuliert dagegen weiter, bis es nach und nach ebenfalls gereinigt ist. In einem etwa 1,5 m hohen Filtermodul sind hunderte solcher Kapillare zusammengefasst. Insgesamt ergibt sich daraus eine Filtrationsfläche von 75 m 2. Je nach gewünschtem Durchsatz können mehrere solcher Module parallel betrieben werden. Bei der W675-Anlage sind es zwei Reihen a neun Module. Das entspricht einer Filterflache von 1.350 m 2 . Damit lassen sich 300.000 l Schmutzwasser pro Stunde reinigen. Bei diesen Anlagen hilft moderne Sensorik dabei, die verschiedenen Prozesse zu überwachen und sie in einem optimalen Bereich zu fahren. Dadurch wird mit minimalem Energieaufwand maximale Filterleistung erzielt. Romfil setzt bei der W675 komplett auf Sensorik aus dem Haus IFM Electronic. Dabei reicht das eingesetzte Produktspektrum von Temperatur- und Drucksensoren über Grenzstand- bis hin zu Strömungssensoren.

Druck und Temperatur in den Anströmleitungen überwachen
Ein Drucksensor vom Typ PF2654 kommt beispielsweise in der Anströmleitung zu den Filterelementen zum Einsatz (Bild 2). Über ihn wird der exakte Druckwert bestimmt, mit dem das Schmutzwasser durch die Filter zirkuliert. Das ist wichtig, damit die Filterkapillare in einem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird. Der frontbündige Sensor ist für einen Messbereich von – 0,5 bar bis 10 bar ausgelegt und bietet eine Genauigkeit von 0,6 %. Dabei sorgt die überlastfeste und driftfreie Keramikmesszelle zusammen mit dem O-Ring-freien Dichtungskonzept für einen wartungsfreien Langzeitbetrieb. Der Drucksensor verfügt über zwei Schaltausgänge, wobei der zweite Ausgang auch als Analogausgang (4 mA bis 20 mA oder 0 V bis 10 V) parametriert werden kann. Das alphanumerische LED-Display hilft bei der Parametrierung und dient zudem als Messwertanzeige vor Ort. Neben dem Druck wird auch die Systemtemperatur in der Anströmleitung überwacht (Bild 2). Dazu kommt mit dem TA3437 ein universeller Temperaturtransmitter zum Einsatz, der über einen analogen Stromausgang von 4 mA bis 20 mA verfügt. Durch die Verwendung eines Pt-Sensorelements der Genauigkeitsklasse A und der werksinternen Kalibrierung wird eine hohe Genauigkeit erreicht. Die IFM-Filmtechnologie führt zudem zu einer guten Ansprechzeit von T05 = 1 s und T09 = 3 s. Außerdem gewährleistet das rundum geschlossene und geschweißte Gehäuse aus Edelstahl neben der Schutzart IP69K auch eine hohe mechanische Stabilität.

Gegenüber Anhaftungen unempfindlicher Grenzstandsensor
Ein weiterer Sensor überwacht am Fuß des ersten Filtermoduls, ob sich auch tatsächlich zu filtrierendes Wasser in den Filtern befindet. Dabei handelt es sich um einen Grenzstandsensor LMT100, der besonders unempfindlich gegenüber Anhaftungen ist. Schmutz und Medienrückstande haben kaum Möglichkeiten, sich festzusetzen. So weist die Peek-Spitze des Sensors eine glatte Oberflächenbeschaffenheit von Ra < 0,8 μ auf. Und selbst bei Schaum oder viskosen Medien wird der Füllstand sicher erkannt. Auch die Inbetriebnahme ist einfach. Ein Medienabgleich kann entfallen, da der Sensor bereits werksseitig voreingestellt ist. Die Füllstandserkennung erfolgt lageunabhängig. Dank seiner kompakten Sensorspitze lässt sich der LMT auch in kleine Rohrleitungen von DN25 integrieren. Aufgrund der hochwertigen Gehäusematerialien wie V4A Edelstahl (1.4404) und Peek erfüllt der Sensor zudem alle Anforderungen für den Hygienebereich. Dazu zählen auch ein gelasertes Typenschild sowie die Schutzart IP68/IP69K.

Drucktransmitter überwacht „Leerdrücken“
Darüber hinaus kommt ein Drucktransmitter zur Überwachung des sogenannten „Leerdrucken“-Prozesses mittels Druckluft zum Einsatz. Hintergrund ist, dass die gesamte Anlage von Zeit zu Zeit entleert werden muss, zum Beispiel vor oder nach Reinigungsgängen. Dabei zeichnet sich der Drucktransmitter vom Typ PP7554 durch eine hohe Gesamtgenauigkeit von 0,5 %, ein kompaktes Edelstahlgehäuse und eine Schaltpunktgenauigkeit von 0,5 % aus. Die Druckaufnahme mittels keramisch-kapazitiver Messzelle sorgt für zuverlässige und langzeitstabile Messwerte. Dem Anwender stehen zwei Schaltausgänge oder ein Schalt- und ein Diagnoseausgang zur Verfügung. Zudem ist der Sensor IO-Link-fähig. Das bedeutet, dass sowohl eine digitale Prozessdatenübertragung als auch eine Parametrierung oder Diagnose von der Steuerung oder von einem PC aus möglich ist.

Strömungsüberwachung der Anlagen-Reinigungsmittel
Um eine lange Standzeit der Filtermembran sicherzustellen, muss diese regelmäßig gereinigt werden. Das geschieht mithilfe verschiedener Reinigungsmittel, die exakt dosiert zugeführt werden. Während des automatischen Reinigungsvorgangs überwacht ein Strömungssensor den Durchfluss. Der SI5000 (Bild 3) arbeitet nach dem kalorimetrischen Prinzip und kommt somit ohne mechanisch bewegte Teile aus. Das garantiert eine zuverlässige Überwachung auch bei schwierigen Medien über einen langen Zeitraum. Außerdem ermöglicht die Mikroprozessortechnologie dem Anwender eine einfache Bedienung. Dabei erfolgen Strömungsabgleich und Schaltpunkteinstellung einfach per Tastendruck. Ein mehrfarbiger LED-Bargraph zeigt Messwerte und Schaltpunkte an. Verschiedene, als Zubehör erhältliche Adapter sorgen für eine schnelle und sichere Prozessanbindung.

Pneumatik überwachen
Neben der Messung und Überwachung von Flüssigkeiten gilt es, in der Anlage auch Druckluft zu messen. So sind sämtliche Ventile der Anlage pneumatisch betrieben. Der notwendige Systemdruck für die Ventilsteuerung betragt 6 bar. Dieser wird mit einem im Schaltschrank montierten Drucksensor PQ3834 (Bild 4) überwacht. Die piezoresistive Siliziummesszelle misst zwischen –1 bar und 10 bar. Sie ist unempfindlich gegenüber Flüssigkeiten, wie Kondenswasser, und Ablagerungen, die sich im System befinden können. Außerdem garantiert auch sie eine hohe Genauigkeit. Die Anzeige ist frei wählbar in rot oder grün. Ein Beispiel: Im Gut-Bereich wird der Messwert grün dargestellt, bei Über- oder Unterschreitung eines wählbaren Schaltpunkts dagegen rot. Das bietet eine optimale Übersicht. Zwei programmierbare Schaltausgange oder ein Schalt- und Diagnoseausgang bieten auch hier flexible Anpassungsmöglichkeiten.

Fazit
Eine ganze Reihe von Prozessparametern sind bei der Wasserfiltration zu beachten. Hierfür bietet IFM das komplette Spektrum an Sensoren. Dabei erlauben die präzisen, wartungsfreien und langzeitstabilen Messwertaufnehmer einen effizienten und zuverlässigen Betrieb der Anlage. Deshalb setzt man bei Romfil seit Langem auf Sensorik aus Tettnang. (ih)

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Autor:
Andreas Biniasch ist Technischer Redakteur der IFM-Unternehmensgruppe. andreas.biniasch@ifm.com