Aufbau und Funktion der Parsum-Inline-Partikelsonden Dr. Michael Koehler, Parsum GmbH Chemnitz

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1 Aufbau und Funktion der Parsum-Inline-Partikelsonden Dr. Michael Koehler, Parsum GmbH Chemnitz Inline Partikelmessung in Wirbelschichtprozessen Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 24. Mai 2012

2 Überblick Einleitung Begriffe der Partikelgrößenmessung - mögliche Einteilung Verfügbarkeit der Ergebnisse Systemübersicht Messsonden nach dem Ortsfilterverfahren Aufbau der Messysteme IPP70-S(e) Signalfluß im Gesamtsystem Hardwarekomponenten Hardwarekomponenten im Überblick Messsonden IPP70s(e) und IPP70-SL(e) Montageflansch, Verschleißschutz, Spülzellen,... Softwarekomponenten Softwarekomponenten im Überblick IPP-Messsoftware Datenerfassung und Auswertung Standardschnittstellen, OPC-Server,...

3 Einleitung Begriffe der Partikelgrößenmessung - mögliche Einteilung Verfügbarkeit der Ergebnisse

4 Begriffe der Partikelgrößenmessung - mögliche Einteilung Off-line Alle Laborverfahren mit Probenahme (Messung ist zeitlich und räumlich getrennt vom Prozess) At-line Messung einer Probe nahe am Prozess In-line Process unit On-line On-line Messung mit sofortiger Messwertausgabe (meist räumlich vom Prozess getrennt, z.b. Bypass oder ähnliches) Labor In-line Messung erfolgt zeitlich und räumlich in unmittelbaren Zusammenhang mit dem Prozess At-line Off-line

5 Verfügbarkeit der Ergebnisse Off-line (Prozeß Bild): Partikelgrößenverteilung nur mit Zeitverzug verfügbar Keine durchgängigen Informationen über Änderung im Prozessverlauf On-line (Prozeß Film): Durchgängige Verfügbarkeit der gesamten Partikelgrößenverteilung im gesamten Prozessverlauf ohne Zeitverzug Verwendung numerischer Merkmale (d10,d50,...) zur Partikelgröße [µm] d10 (sample) d50 (sample) d90 (sample) Überwachung und Steuerung 00 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 13:30 13:40 13:50 14:00 14:10 14:20 14:30 Zeitverlauf

6 Systemübersicht Messsonden nach dem Ortsfilterverfahren Aufbau der Messsysteme IPP70-S(e) Signalfluß im Gesamtsystem

7 Messsonden nach dem Ortsfilterverfahren Malvern Instruments

8 Aufbau der Messsysteme IPP70-S(e) Standard-Messsystems: Messsonde IPP 70-S Luftversorgungseinheit Mess-PC mit IPP-Messsoftware IPP 70-S Sondenkabel (schwarz) Luftversorgung Mess-PC mit AD-Wandler ATEX-Messsystems (EX-Umgebungen): Messsonde IPP 70-Se Barrierengehäuse Luftversorgungseinheit Mess-PC mit IPP-Messsoftware IPP 70-Se Sondenkabel (EX, blau) Barriere Sondenkabel (schwarz) Luftversorgung Mess-PC mit AD-Wandler

9 Signalfluß im Gesamtsystem Inline Messsonde IPP70-S(e) Analog/Digital Wandler (z.b. NI USB 5132) Mess-PC mit IPP-Messsoftware Sondensignal Analog (Kabellänge bis 300m) Sondensignal Digital (USB 2.0) Optionale Schnittstellen (TCP, OPC, )

10 Hardwarekomponenten Hardwarekomponenten im Überblick Messsonde IPP70s(e) Messsonde IPP70-SL(e) Montageflansch und Verschleißschutz Spülzellen SZ11, SZ22 Inline Dispergierer D23, D11 Luftversorgung für D23 Prüfgerät VK1 (Pharma Option 1) Atline Messstation

11 Hardwarekomponenten im Überblick Montageflansch Verschleißschutz Spülzellen und Dispergierer Messsonde IPP70 Luftversorgung Atline Messstation Prüfgerät VK1 (Pharma Option 1)

12 Messsonde IPP70-S(e) Technische Daten: Partikelgröße d50: µm Geschwindigkeit: 0, m/s Einsatztemperatur: C (Sondenrohr) C (Gehäuse) Schutzgrad IP 65 ATEX-Ausführung verfügbar

13 Messsonde IPP70-SL(e) Technische Daten: Für den Einsatz in tiefen Prozessräumen Sondenlänge je nach Anwendung Partikelgröße d50: µm Geschwindigkeit: 0, m/s Einsatztemperatur: C (Sondenrohr) C (Gehäuse) Schutzgrad IP 65 ATEX-Ausführung verfügbar

14 Montageflansch und Verschleißschutz Klemmring-Montageflansch DN50 mit Verschraubung DN25 Zur einfachen und schnelle Montage/Demontage im Prozess Überrohr (hart verchromt) zum Schutz des Sondenrohres Verwendung in abrasiven Medien und pneumatischer Förderung

15 Spülzellen SZ11, SZ22 Einbauteil für Messvolumen der Sonden Luftspülung zur Freihaltung der Optik Spülung kontinuierlich und gepulst Verschiedene Spülzellen je nach Anwendung und Material

16 Inline Dispergierer D23, D11 Zubehörteil zur Ansaugung, Verdünnung und Beschleunigung der Partikel für Partikelströme mit: hoher Beladung unregelmäßiger Bewegung (Wirbelschichten) Periodisch Rückspülfunktion Zwei Ausführungen: D23 bis ca. 2mm D11 bis ca. 4mm Einbau mit Standard-Kegelflansch DN50 bzw. DN80 möglich

17 Luftversorgung für D23 Druckminderer für konstanten Vordruck Ausgänge: 2 x DN4, davon einmal mit Spülluft-Impuls Umschalter für Spülluft-Impuls Rotameter zur Einstellung der kontinuierlichen Luftmengen Drucklufteingang: 4 6 bar Zeit-Ventil zur Steuerung des Spülluft-Impulses

18 Prüfgerät VK1 (Pharma Option 1) Überprüfung des Gesamtsystems IPP70-S inkl. IPP-Messsoftware hinsichtlich Partikelgröße und Signalamplituden Gerät beinhaltet eine rotierende Scheibe mit drei Edelstahlstiften 150/1000/2000µm auf dem Umfang Möglichkeit der Feinjustage in einem Korrekturmodul innerhalb der IPP-Messsoftware

19 Atline Messstation Partikelmessplatz zum produktnahen Einsatz zur einfachen und schnellen Partikelgrößenmessung an Proben verschiedener Entnahmestellen Einsatz der Satndard-Messsonde IPP70-S und der IPP-Messsoftware z.b. im akkumulierenden Batch- Messmodus Produktzufuhr mit regelbarem In Optionaler Einsatz eines Industrie-Sauger am Ausgang des Messsystems

20 Softwarekomponenten Softwarekomponenten im Überblick IPP-Messsoftware Datenerfassung und Auswertung Standardschnittstellen, OPC-Server, ParsumVIEW,...

21 Softwarekomponenten im Überblick Standardschnittstellen: Datenspeicherung, TCP- Server und Druckausgabe Analoge Schnittstelle mA OPC-Server DA3.0 intern intern Kundenspezifische Module zur Anzeige und Bedienung TCP/IP Messsonde IPP70 TCP/IP TCP/IP Pharma Client - ParsumVIEW mit SQL-Datenbank IPP-Messsoftware

22 IPP-Messsoftware Die Darstellung ist individuell anpassbar Bis zu 4 Messstellen an einem Messrechner möglich Verteilungsfunktionen: q0(x), q3(x), Fraktionen,... Zeitverläufe von Kenngrößen der Verteilungen (d10; d50; ) TCP-Server zur Ankopplung zusätzlicher Module via TCP/IP OQ Kalibriermodul (VK 1) Simulationsmodus...

23 Datenerfassung und Auswertung Laufende Erfassung von Einzelpartikeln mit Messraten bis zu mehreren Tausend Partikeln pro Sekunde Einzelpartikel werden laufend erfasst und in einen Ringspeicher geschrieben die jeweils ältesten Partikel werden durch neue Partikel ersetzt (FIFO) Aus den Partikeln im Ringspeicher werden einmal pro Sekunde alle Verteilungen und Partikelmerkmale berechnet und angezeigt Ringspeicher mit einstellbare Länge von ca bis Einzelpartikel (Messdynamik) Alte Partikel Berechnung der Partikelgrößenverteilungen Neue Partikel

24 Standardschnittstellen der IPP-Messsoftware IPP-Messsoftware Zwei unabhängige TCP-Server zum Datenabruf und zur Steuerung via TCP/IP auf dem Messrechner oder von einem separaten Netzwerk- Rechner Ankopplung zusätzlicher Module OPC-Server, ParsumVIEW oder Kunden spezifische Module z.b. zur Visualisierung und Auswertung TCP-Server 1 TCP-Server 2 TCP/IP Verbindung - PC intern oder in Ethernet Netzwerk Daten-Logger automatisch Verteilungen manuell Simulation manuell Partikeldaten manuell Ausdruck manuell

25 Stromausgabe ma IPP-Messsoftware mA 8 /16 Kanäle 8/16 Stromausgänge 4 20mA zur Ausgabe von Ergebnissen und Systempegeln an eine zentrale Anlagen-Steuerung oder ein Archivierungs-System Beinhaltet eine PCI-Karte für den Mess-PC, wobei zwei Karten je Rechner einsetzbar sind variable Zuordnung der analogen Kanälen zu den Ergebnissen und Systempegeln z.b. X50, X10, X90, Fraktionen, Signaldynamik,... 4 digitale Ausgänge zur Statusausgabe (No Particle) 4 digitale Eingänge zur Steuerung der Messung (Start/Stop)

26 OPC-Server IPP-Messsoftware TCP-Server... bis zu 24 Messtellen parallel möglich... IPP-Messsoftware TCP-Server Datentransfer zum Prozessleitsystem über standardisiertes OPC-Protokoll DA 3.0 im Netzwerk Die Messsoftware und der OPC-Server können auf demselben PC installiert sein Der Datentransfer erfolgt bidirektional. Ausgabe: komplette Verteilungen, Einzelwerte und Systemwerte Steuerung und Parametrierung der Messung über OPC-Befehle TCP/IP Verbindung intern oder im Netzwerk

27 Kundenspezifische Module zur Anzeige und Bedienung IPP-Messsoftware TCP-Server TCP/IP Verbindung intern oder im Netzwerk Anpassung der Funktionalität des IPP-Messprogramms an spezielle kundenspezifische Anforderungen hinsichtlich Programmoberfläche und Ergebnisdarstellung/Auswertung Die Bedienoberfläche der IPP-Messprogramms kann ausgeblendet werden. Messprogramm und Zusatzmodul können auf demselben oder auf unterschiedlichen PCs im Netzwerk betrieben werden damit auch komfortabler, individualisierter Fernzugriff möglich

28 Pharma Client - ParsumVIEW IPP-Messsoftware TCP-Server Der Pharma Client ParsumVIEW ist eine eigenständige Bedienoberfläche zur Überwachung, Steuerung und zum Messdatenhandling von Sonden der Serie IPP 70. Die Bedienoberfläche des IPP-Messprogramms wird bei Betrieb komplett ausgeblendet Die Software wurde speziell für Bereiche mit Pharma-Anforderungen z. B. bezüglich 21 CFR Part 11 entwickelt. Features der Software sind u.a.: TCP/IP Verbindung intern oder im Netzwerk Umfangreiche Nutzerverwaltung und Zugriffskontrolle Audit-Trail für die Kontrolle und Speicherung aller Zugriffe und Änderungen Speicherung aller Daten und Einstellungen in geschützter MS SQL Datenbank Netzwerkfähigkeit in TCP/IP Netzen...

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Michael Köhler Parsum GmbH, Chemnitz Phone +49 (0)