MaxxFlow HTC. Durchlaufmessgerät für Schüttgüter. Produktinformation. SWR engineering Messtechnik GmbH enveatm a trademark of Environnement S.

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1 DE Produktinformation Durchlaufmessgerät für Schüttgüter SWR engineering Messtechnik GmbH enveatm a trademark of Environnement S.A Group

2 Einsatz Das Durchlaufmessgerät ist zielgerichtet entwickelt zur Mengenmessung von Schüttgütern ohne Einbauten in den Strömungsquerschnitt. Aufgrund der beliebigen Einbaulage und seiner geringen Einbauhöhe zeichnet sich der überall dort aus, wo bisher nur aufwendige mechanische Lösungen wie z. B. Prallplatten oder Messschurren möglich waren. Der Einbau des Durchlaufmessgerätes erfolgt unabhängig von der Leitungsführung (senkrecht/geneigt), aber immer nach mechanischen Förderorganen wie z. B. Zellenradschleusen, Förderschnecken, Luftförderrinnen oder Kettenförderer. 120 t/h 80 t/h Einbau nach Zellenradschleuse Einbau nach Förderschnecke Funktion Das zu messende Material fällt oder rutscht nach dem Förderorgan durch eine Einlaufstrecke und durchläuft den Sensor. Während das Material den Sensor durchläuft, werden die Größen Materialdichte und Geschwindigkeit erfasst. Da das Material nach dem Auslauf des Förderorgans aus einer konstanten Höhe fällt, ist die Geschwindigkeit des Produktstroms beschleunigt, aber an der Einbauposition des Sensors konstant. Aufgrund dieser Konstanz muss die Geschwindigkeitsmessung nicht in jeden Fall aktiviert werden, sondern kann als Konstante in Abhängigkeit der Fallhöhe berechnet werden. Der Massenstrom wird ermittelt nach: Q (kg/s) = K (kg/m 3 ) x v (m/s) x A (m 2 ) Keramikinnenrohr u h = konstant v = 2 x g x h v = Geschwindigkeit g = Erstbeschleunigung h = Fallhöhe Durch die Einkopplung eines hochfrequenten, elektromagnetischen Wechselfeldes wird im Messrohr ein homogenes Messfeld erzeugt. Das Messrohr (Innenrohr des Sensors) besteht aus einer verschleißfesten Al 2 O 3 - Keramik. Schüttgut, das sich innerhalb des Messfeldes befindet, dämpft die Amplitude des Wechselfeldes. Das daraus resultierende Messsignal verhält sich mit einer Systemgenauigkeit von 0,04 % proportional zur Konzentration des Schüttgutes im Sensor (kg/m³). Falls die Materialgeschwindigkeit variiert, z. B. aufgrund einer sich ändernden Anfangsgeschwindigkeit, so kann diese mitgemessen werden. Dies geschieht durch eine Laufzeitmessung mit Hilfe zweier weiterer Elektroden, die sich hinter dem Keramikinnenrohr befinden. 2

3 Kalibrierung Die Erfassung der Geschwindigkeit ist in jedem Fall unabhängig von der Art des Schüttguts, das gemessen werden soll, da sie entweder berechnet werden kann oder auf einer Laufzeitmessung beruht. Die Geschwindigkeitsmessung erfordert daher keine Kalibrierung. Hierdurch wird eine neue und einfache Art der Kalibrierung möglich: Über einen Befüllstutzen in der Einlaufstrecke oberhalb des Sensors kann eine Materialprobe (etwa 10 Liter = Sensorvolumen) in den Sensor geschüttet werden. Unterhalb des Sensors befindet sich dazu ein Schieber, der zur Kalibrierung geschlossen wird. Wenn der Sensor vollständig gefüllt ist, muss der gemessene Dichtewert der Schüttdichte des Materials entsprechen. Diese Schüttdichte (Sollwert) kann einfach als kg/m 3 - Gewicht ermittelt und in die Auswerteeinheit eingegeben werden (Vollabgleich). Die Messung ist also selbst bei großen Produktströmen mit einer Materialprobe von nur etwa 10 Liter fertig kalibriert. Materialentnahmen/ -verwiegungen über Kalibrierweichen aus dem laufenden Prozess gehören somit der Vergangenheit an. Das Handling von mehreren Tonnen als Referenzmenge entfällt somit komplett. System Eine komplette Messstelle besteht aus den Komponenten: Messaufnehmer zum Einbau in die Förderleitung Auswerteeinheit MSE 300 Der Messaufnehmer steht in den Größen DN 70 mm, DN 100 mm, DN 150 mm und DN 200 mm zur Verfügung. Bei der Ausführung in DN 70 mm, können die Anschlussflansche frei gewählt werden. Die Auswerteeinheit wird mittels 4-adrigem, abgeschirmtem Kabel am Messaufnehmer angeschlossen. Die maximale Entfernung zwischen Messaufnehmer und Auswerteeinheit beträgt 300 m. DN 70mm DN 100mm DN 150mm DN 200mm 3

4 Auslegung Zur Auslegung des Sensors ist grundsätzlich die Kenntnis des maximalen Volumenstroms wichtig, um die Messstelle so auszulegen, dass der Schüttgutstrom ungehindert durch den Sensor fließen kann und der Produktstrom nicht beeinflusst wird Durchfluss MF 70/100 bei max. 50 % Füllgrad DN 70 DN 100 DN 70 DN 100 Die Diagramme in den Abbildungen 1 und 2 zeigen den für die unterschiedlichen Sensorgrößen maximal förderbaren Volumenstrom in Abhängigkeit der Materialgeschwindigkeit. m3/h Dabei ist der Sensorquerschnitt jeweils zu 50 % gefüllt. Beispiel: Beträgt der max. Massenstrom 80 t/h, und besitzt das Material eine Schüttdichte von 0,8 t/m 3, so beträgt der maximale Volumenstrom 100 m 3 /h. Beim Einsatz eines DN 150 mm wäre hierfür eine Geschwindigkeit von etwa 3 m/s notwendig. Bei einem DN 200 mm wird eine Geschwindigkeit von etwa 1,7 m/s benötigt. Aus der Abbildung 3 ist ersichtlich, dass zur Erreichung dieser Geschwindigkeiten eine Einlaufstrecke zwischen Förderorgan und Sensor von 0,5 bzw. 0,15 m notwendig ist. m3/h ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m/sec Durchfluss MF 150/200 bei max. 50 % Füllgrad DN 150 DN 200 DN 150 DN 200 Abbildung Turndown und Messbereich Welcher Sensortyp eingesetzt wird, entscheidet die zur Verfügung stehende Einbauhöhe und der Turndown bzw. der gewünschte Messbereich. Die Messstelle selbst hat eine Einbauhöhe von 216 mm (DN 70 mm), 220 mm (DN 100 mm), 290 mm (DN 150 mm) bzw. 310 mm (DN 200 mm). Um die Messstelle aus dem obigen Beispiel mit einem Sensor DN 150 mm auszurüsten, wäre eine Einbauhöhe von 500 mm mm = 790 mm notwendig. Der Turndown, also das Verhältnis zwischen Messbereichsende und Messbereichsanfang beträgt für alle - Sensoren 1: 5. m ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Einlaufstrecke 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 m/sec Abbildung 2 Bezogen auf das angegebene Beispiel kann also mit einem DN 150 mm zwischen 20 m 3 /h und 100 m 3 /h gemessen werden. 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m/s Fallgeschwindigkeit Abbildung 3 4

5 Auch ein DN 200 mm kann zur Lösung dieser Messaufgabe eingesetzt werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass der Winkel für die Einschnürung der Einlaufstrecke bei einer Höhe von 0,15 m nicht zu flach wird. Der Winkel α (siehe Abbildung 4) muss mindestens 60 betragen, um einen einwandfreien Produktfluss zu gewährleisten. Falls die Einlaufstrecke (Fallhöhe) vergrößert werden muss, um die Forderung nach einem Winkel > 60 einzuhalten, ist zu beachten, dass die untere Grenze des Messbereichs sich nach oben verschiebt. Würden bspw. 0,3 m Einlaufstrecke notwendig, so würde die Geschwindigkeit etwa 2,5 m/s und damit der maximale Volumenstrom für einen DN 200 mm 150 m 3 /h betragen. Mit einem Turndown von 1: 5 liegt die untere Messbereichsgrenze dann bei 30 m 3 /h. Abbildung 4 α 60 α Einlaufstrecke Vorteile querschnittsfreier Einbau ohne Toträume unabhängig von der Leitungsführung (senkrecht oder geneigt) einfache Nachrüstbarkeit staubdicht berührungsloses Messverfahren (keine Mechanik) maximale Materialtemperatur 120 C optional druckfest bis 10 bar abrasionsfestes Keramikinnenrohr wartungsfrei Systemgenauigkeit 0,04 % Abmessungen DN A B C E F LK (Lochkreis) / Variabel , ,

6 Technische Daten Sensor Max. Betriebsdruck 1 bar, optional 10 bar Gehäusematerial Innenrohr Schutzart Betriebsumgebungstemperatur Stahl St 52, pulverbeschichtet (optional Edelstahl ) NW 70/100/150/200 mm, Flansch EN / PN10 DN 70: variabel Al 2 O 3 -Keramik IP 65, ATEX: Kat. 3D Sensorrohr: C Sensorelektronik: C Arbeitsfrequenz Sendeleistung Gewicht Messgenauigkeit 88 khz Max. 2 mw Systemgenauigkeit ± 0,04 % Abhängig von der Nennweite ± % (bezogen auf den Messbereichsendwert und kalibriertem Material) Auswerteeinheit Feldgehäuse Versorgungsspannung 110 / 240 V, 50 Hz, 24 V DC Auswerteeinheit Hutschiene Versorgungsspannung 24 V DC ± 10 % Leistungsaufnahme 20 W / 24 VA Leistungsaufnahme 20 W / 24 V Schutzart IP 65 nach EN / Betriebsumgebungstemperatur C Abmessungen 258 x 237 x 174 (B x H x T) Schutzart IP 40 nach EN Betriebsumgebungstemperatur C Abmessungen 23 x 90 x 118 (B x H x T) Gewicht Ca. 2,5 kg Gewicht Ca. 172 g Kabelverschraubungen 3 x M16 (4,5-10 mm Ø) Anschlussklemmen Leiterquerschnitt 0,2-2,5 mm 2 [AWG 24-14] Schnittstelle Hutschienenbefestigung RS 485 (ModBus RTU) / USB DIN TH35 Stromausgang Schaltausgang Datensicherung Impulsausgang 3 x 4 20 ma (0 20 ma), Bürde < 500 Ω Relais mit Umschaltkontakt AC: 250 V/1 A DC1: 30 V/3 A; 110 V/0,35 A; 220 V/0,2 A Max. Einschaltstrom: 15 A Min. Schaltlast 500 mw (10 V/5 ma) Flash-Speicher Open Collector - max. 30 V, 20 ma Anschlussklemmen Leiterquerschnitt 0,2-2,5 mm 2 [AWG 24-14] Stromausgang Schaltausgang 1 x 4 20 ma (0 20 ma), Bürde < 500 Ω Relais mit Umschaltkontakt AC: 250 V/1 A DC1: 30 V/3 A; 110 V/0,35 A; 220 V/0,2 A Max. Einschaltstrom: 15 A Min. Schaltlast 500 mw (10 V/5 ma) RS 485-Schnittstelle ModBus Datensicherung Flashspeicher SWR engineering Messtechnik GmbH Gutedelstraße Schliengen (Germany) Fon Fax envea TM a trademark of Environnement S.A Group ( Technische Änderungen behalten wir uns jederzeit vor.) 6 DE 28/05/2018