Kompetenz in der Trübungs-, Feststoffund Schlammspiegelmessung

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1 Kompetenz in der Trübungs-, Feststoffund Schlammspiegelmessung Kosten sparende Lösungen zur Steuerung, Kontrolle und Qualitätssicherung

2 Lösungen für die Flüssigkeitsanalyse Endress+Hauser ist ein weltweit tätiger Anbieter von Lösungen für die Prozessautomatisierung. Für Produktion und Logistik entwickelt das Unternehmen Sensoren und Systeme, die Informationen aus den Prozessen gewinnen, übertragen und verarbeiten. Die in Leistung und Preis exzellenten Produkte und zukunftsweisenden Dienstleistungen unterstützen die Wettbewerbsfähigkeit der Kunden durch ein Höchstmaß an Qualität, Sicherheit und Effizienz. Seit über 30 Jahren ist Endress+Hauser Spezialist in der Analysenmesstechnik für die Umwelt- und Prozessindustrie. Der außergewöhnlich hohe Anteil an Forschungsund Entwicklungskapazitäten sichert die Leistungsfähigkeit und die hohe Qualität der Produkte. Dem Anwender können permanent neueste Technologien für sichere Prozesse zur Verfügung gestellt werden. Durch die Beherrschung aller technisch anspruchsvollen Fertigungsschritte verbunden mit einem hohen Automatisierungsgrad in fast allen Produktionsbereichen hat Endress+Hauser eine hohe Fertigungstiefe erreicht. Der Kunde erhält somit eine höchste und konstante Produktqualität sowie eine herausragende Liefertreue für alle Standardprodukte und auf spezielle Applikationen zugeschnittene Einzelprodukte. Messtechnik von Endress+Hauser steht für zuverlässige Messwerte, hohe Verfügbarkeit und lange Standzeiten. Kompetenz in der Trübungs-, Feststoff- und Schlammspiegelmessung Der Fokus liegt auf Lösungen für die Branchen Wasser und Abwasser. Dabei spielt es keine Rolle, ob z.b. die Trübung im Wasserwerk hinter einem Sandfilter im Grenzbereich der optischen Messtechnik oder der Feststoffgehalt in einem eingedickten Klärschlamm gemessen wird, der kaum noch pumpfähig ist die Sensoren von Endress+Hauser decken einen großen Einsatzbereich ab. So wird mit der DIN/ISO konformen 90 -Streulichtmessung ein universell einsetzbares Sensorsystem angeboten, das für die häufigsten Applikationen geeignet ist. Ergänzt wird die Produktpalette durch Sensoren basierend auf dem 4-Strahl- Wechsellicht-Verfahren, wobei je nach Messbereich mit Absorption, 90 -Streulicht oder Rückstreulicht gearbeitet wird. Auch zur Schlammspiegelmessung werden diese optischen Sensoren eingesetzt. Alternativ bedient man sich hier auch des Ultraschalls, um mittels einer Laufzeitmessung des Schallsignals die Höhe eines Sediments in einem Becken oder Behälter zu ermitteln. 2

3 Forschung und Entwicklung zahlen sich aus Zahlreiche Innovationspreise beweisen die Tradition von Forschung und Entwicklung bei Endress+Hauser. In der Trübungs- und Feststoffmessung reicht diese schon viele Jahre zurück. Neben ph und Leitfähigkeit hat sich die Trübung zum drittgrößten Parameter in der Analysenmesstechnik entwickelt und wächst ständig weiter. Die Erfolgsstory begann mit den Sensoren CUS1, CUS3 und CUS4, die in der 2. Generation als CUS31 und CUS41 weiterentwickelt fortgeführt werden. Doch nicht nur die Sensortechnik ist state of the art, auch der vollautomatische Kalibrierstand nach DIN/ISO, den alle Sensoren nach Fertigung durchlaufen, setzt weltweit Maßstäbe. Flexibles Messstellenkonzept Trübungs- und Feststoffsensoren von Endress+Hauser sind durch ihre Konstruktion sowohl für den Einbau in Rohrleitungen oder Behälter, als auch für Eintauchapplikationen an Becken oder Gerinnen geeignet. Eine breites Angebot an Armaturen bringt den Sensor sicher in den Prozess, ob beispielsweise mit dem Tauchrohr CYY105, der Durchflussarmatur CUA250 oder der Kugelhahnwechselarmatur CUA451. Der Messumformer Liquisys M CUM2x3 steht als Schalttafel- oder Feldgehäuse zur Verfügung. Das übersichtliche Bedienkonzept entspricht den Liquisys-Messumformern für die Parameter Sauerstoff, Chlor, ph oder Leitfähigkeit. 3

4 Trübungsmessung im Trinkwasser Die Trübungsmessung im Trinkwasserbereich liefert einen wichtigen Qualitätsparameter. In fast jedem Land der Welt ist gesetzlich ein Grenzwert hierfür vorgeschrieben, der nicht überschritten werden darf. Als Summenparameter für alle ungelöst vorhandenen Stoffe beschreibt die Trübung ein für den Verbraucher sichtlich wahrnehmbares Merkmal. Sämtliche in der Trinkwasseraufbereitung notwendigen Schritte lassen sich durch die Trübungsmessung überwachen und regeln. DIN/ISO 7027 Der Trübungssensor CUS31 misst in einem Winkel von 90 das durch im Wasser vorhandene Partikel gestreute Licht. Die optische Anordnung entspricht dem in der für die Trübungsmessung relevanten DIN/ ISO 7027 vorgeschriebenen Standard. Prüfaufsatz CUY22 Die Sensoren CUS31/41 besitzen eine langzeitstabile Werkskalibrierung. Zur gelegentlichen Überprüfung der Stabilität dient der Prüfaufsatz CUY22. Dieser schwarze Kunststoffkörper funktioniert als Lichtfalle, die, wenn sie auf den Sensorkopf aufgesetzt wird, fest definierte Bedingungen schafft. Sensor CUS31 mit Prüfaufsatz CUY22 4

5 Funktionsprinzip Messumformer Liquisys M CUM223/253 Betriebsarten: FNU, NTU, %, g/l, mg/l, ppm zweizeiliges Display mit Messwert- und Temperaturanzeige optional mit 2 / 4 Kontakten (Grenzkontakte, P(ID)-Regler, Timer) optional mit Profibus PA oder HART Trübungssensor CUS31 Da im Trinkwasser im Feintrübungsbereich mit einer hochempfindlichen Auflösung von 0,001 FNU gemessen wird, spielt die verwendete Armatur eine wichtige Rolle. Sie muss definierte Umgebungsbedingungen für den Sensor schaffen, um störende Einflüsse wie Luftblasen und Wandreflexionen zu vermeiden. Hierzu stehen zwei verschiedene Armaturen zur Verfügung, die mit dem Sensor bestellt werden können. Die S-Armatur besitzt eine patentierte Gasblasenfalle. Sind dagegen keine Luftblasen im Medium vorhanden, so kann die kostengünstigere E-Armatur eingesetzt werden. Um der Bildung von Biofilmen oder anderen Belägen wie z.b. Mangan-, Eisen- oder Kalkablagerungen auf der Optik entgegenzuwirken, kann CUS31 optional mit einem Wischer ausgerüstet werden. Der CUS31 wird werkseitig kalibriert nach DIN/ISO 7027 ausgeliefert und kann direkt in Betrieb genommen werden. Die Kalibrierung ist langzeitstabil und überschreibsicher gespeichert. In jeder Betriebsart stehen zwei weitere vom Kunden editierbare Datensätze zur Verfügung, falls er eine kundenspezifische Kalibrierung wünscht. Zur Überprüfung des Sensors wird der Prüfaufsatz CUY22 verwendet. Patentierte Gasblasenfalle Funktionsprinzip Trübungsmessung nach dem Streulichtverfahren Trübungspartikel streuen das ausgesandte Infrarotlicht, das von zwei Fotoempfängern aufgenommen wird. Eine Referenz-LED kompensiert Intensitätsschwankungen der Lichtquelle. 5

6 Trübungs- und Feststoffmessung im Abwasser Im Abwassersektor findet die Trübungsund Feststoffmessung in den unterschiedlichsten Applikationen Anwendung. Vom Primärschlammabzug, der Schlammentwässerung über das Belebungsbecken bis hin zum Kläranlagenauslauf helfen Trübungsund Feststoffsensoren die Prozesse zu überwachen und zu steuern. Auch in der Industrie kontrollieren sie die in die Kanalisation eingeleiteten Schmutzfrachten. Schlammspiegel CUM750 CUS70 Feststoff CUM740 CUS65-A CYY105 Schlammspiegel CUC101 Schlammspiegel CUM750 CUS70 Eindicker Kläranlagenzulauf Schlammspiegel CUM750 CUS70 Feststoff CUM223/253 CUS41 CUA451 Feststoff CUM223/253 CUS41 CUA451 Vorklärung Belebung Feststoff CUM223/253 CUS41 CUA451 Nachklärung Auslauf Trübung CUM223/253 CUS41-W CYY105 Feststoff CUM223/253 CUS41 CUA451 Eindicker Entwässerung Entsorgung Trübungs- und Feststoffsensor CUS41 Mit einem für alle Applikationen geeigneten Messbereich von 0,00 bis 9999 FNU bzw. 0,0 bis 300 g/l ist der CUS41 der Universalsensor für die Kläranlage und den industriellen Bereich. Er misst wie der CUS31 im 90 -Streulichtwinkel unter Verwendung von Infrarotlicht. Die Verwendung der Wellenlänge von 860 nm macht den Sensor unempfindlich gegen Farbeinflüsse aus dem Medium. Für die Trübungsmessung ist der CUS41 werksseitig DIN/ISO 7027-konform kalibriert und sofort einsatzbereit. Will der Kunde hingegen eine Feststoffmessung z.b. in g/l oder % durchführen, so steht ihm eine einfache menügeführte 3-Punkt- Kalibrierung zur Verfügung, womit er den Sensor auf sein Medium abstimmt. Trübungs- und Feststoffsensor CUS65 Der Sensor CUS65 arbeitet mit dem 4-Strahl-Wechsellichtverfahren. Vorteil des Verfahrens ist die Unempfindlichkeit gegenüber allen in der Klärtechnik eingesetzten Belüftungssystemen, die die Messgenauigkeit des Sensors beeinflussen können. Ebenso wird die Verschmutzung der Optik sowie die Alterung der beiden Lichtquellen automatisch durch das Messprinzip kompensiert. Der Sensorkörper ist aus Edelstahl, somit können auch beim Einsatz in Flockungsprozessen keine elektrostatischen Aufladungen zu Anhaftungen an der Sensoroberfläche führen. Je nach erforderlichem Messbereich stehen verschiedene Sensorköpfe zur Verfügung. Funktionsprinzip 4-Strahl- Wechsellicht- Verfahren Die beiden LEDs im Sensorkopf senden abwechselnd einen kurzen Lichtimpuls aus. Das durch Feststoffe geschwächte Restlicht wird von den beiden Fotodioden ausgewertet. Diese Intensitäten werden zueinander ins Verhältnis gesetzt, wobei Alterungserscheinungen der Lichtquellen sowie Verschmutzung der Optik kompensiert werden. 6

7 Sprühkopf CUR4 Zur Reinigung von CUS31/CUS41 Verwendbar mit Eintaucharmaturen in offenen Gerinnen oder Becken Einfach auf den Sensorkörper aufsteckbar Messumformer Liquisys M CUM223/253 Für CUS31/CUS41 Betriebsarten: FNU, NTU, %, g/l, mg/l, ppm Zweizeiliges Display mit Messwert- und Temperaturanzeige Optional mit 2 / 4 Kontakten (Grenzkontakte, P(ID)-Regler, Timer) Optional mit Profibus PA oder HART Messumformer CUM740 Für CUS65 Betriebsarten: %, g/l, mg/l, ppm, FNU, NTU Vier Kontakte (Sensorspülung, Fehlermeldung, 2 x frei konfigurierbar) Ein- oder Zwei-Kanal-Ausführung Durchflussarmatur Flowfit CUA250 Für CUS31/CUS41 Für Brauch- und Klärwasser mit Trübungen > 1 FNU Mit Sprühkopf CUR3 nachrüstbar Flansch-Adapter CUA120 Für CUS31/CUS41 Zum Fest-Einbau von Sensoren in Tank und Rohrleitungen Kugelhahn-Wechselarmatur Cleanfit CUA451 Betriebssicher bis 10 bar, handbedienbar bis 2 bar Überprüfung und Reinigung des Sensors ohne Prozessunterbrechung Spülwasseranschluss oder externes Reinigungssystem Ü Reinigung in jeder Betriebsposition möglich Spülwasseranschluss auch als Sperrwasservorrichtung einsetzbar robuste Edelstahlausführung Wandhalterung für Tauchrohre Zur Montage von CYY105 oder CYA611 Mit Gegenplatte ( ) auch am Geländer zu befestigen Tauchrohr mit Befestigungsschlitten mit einem Handgriff herausnehmbar Tauchrohr Dipfit CYY105 Robuste Edelstahlausführung Für offene Becken und Gerinne G1-Anschlussgewinde Je nach Einbaubedingungen passende Sensorausrichtung (gerade, 45 oder 90 gebogen) 2 m und 3,5 m Einschweißspülstutzen DN 65 komplett ( ) Für die automatische Reinigung von CUS31/ CUS41 im Prozess In Rohrleitungen oder Behälter einbaubar In Kombination mit CUA451 zu verwenden Tauchrohr Dipfit CYA611 Eintaucharmatur in PVC-Ausführung Für offene Becken und Gerinne Nachrüstbare Sprühreinigung zum Aufstecken ( ) Länge 1630 mm Universal Hänge-Armaturenhalterung CYH101 Edelstahlsäule zur Befestigung von Messumformer und Tauchrohr Inkl. Wetterschutzdach CYY101 Feste und pendelnde Befestigung des Tauchrohrs möglich 7

8 Trübungs- und Feststoffmessung in der Grundstoffindustrie In der Betonindustrie wird das auf einer Anlage anfallende Restwasser, sowie das Spül- und Oberflächenwasser wieder für die Betonherstellung verwendet. Da diese Wässer einen sich ständig ändernden Anteil an Zement enthalten, muss der Anlagenfahrer die Rezeptur der neuen Zuschlagstoffe aktuell angleichen. Die Rohdichte des Wassers ermittelt er mit Hilfe des Feststoffsensors CUS41. Waschprozesse in der Sand- und Kiesindustrie können ebenso mit diesem Sensor überwacht werden. Da das Waschwasser im Kreislauf gefahren wird, werden Flockungsmittel zur schnellen Schlammsedimentation eingesetzt. Die richtige Dosierung ermittelt der CUS41 in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt. Auch der Sedimentationsprozess wird von ihm am Klarwasserauslauf überwacht. 8

9 Messumformer Liquisys M CUM223/253 Für CUS31/CUS41 Betriebsarten: FNU, NTU, %, g/l, mg/l, ppm, kg/l, t/m 3 Anwendungsspezifische Konzentrationstabellen programmierbar Zweizeiliges Display mit Messwert- und Temperaturanzeige Optional mit 2 / 4 Kontakten (Grenzkontakte, P(ID)-Regler, Timer) Optional mit Profibus PA oder HART Kugelhahn-Wechselarmatur Cleanfit CUA451 Betriebssicher bis 10 bar, handbedienbar bis 2 bar Überprüfung und Reinigung des Sensors ohne Prozessunterbrechung Spülwasseranschluss oder externes Reinigungssystem Ü Reinigung in jeder Betriebsposition möglich Spülwasseranschluss auch als Sperrwasservorrichtung einsetzbar Robuste Edelstahlausführung Trübungs- und Feststoffsensor CUS41 Großer Messbereich 0, g/l Kratzfeste Saphirfenster Einfachste 3-Punkt- Kalibrierung Wischerreinigung intergriert oder nachrüstbar Sprühkopf CUR4 Zur Reinigung von CUS31/CUS41 Verwendbar mit Eintaucharmaturen in offenen Gerinnen oder Becken Einfach auf den Sensorkörper aufsteckbar Wandhalterung für Tauchrohre Zur Montage von CYY105 oder CYA611 Mit Gegenplatte ( ) auch am Geländer zu befestigen Tauchrohr mit Befestigungsschlitten mit einem Handgriff herausnehmbar Tauchrohr Dipfit CYY105 Robuste Edelstahlausführung Für offene Becken und Gerinne G1-Anschlussgewinde Je nach Einbaubedingungen passende Sensorausrichtung (gerade, 45 oder 90 gebogen) 2 m und 3,5 m 9

10 Schlammspiegel-Messung Zur Schlammspiegelmessung stehen das optoelektronische und das Ultraschall-Messsystem zur Auswahl. In vielen Prozessen der Verfahrenstechnik werden Suspensionen durch Sedimentation in ihre festen und flüssigen Bestandteile getrennt. Durch Installation der Schlammspiegel-Messung in den Schlammtrichtern von Vor- und Nachklärbecken lässt sich vermeiden, dass Wasser oder Dünnschlamm in den Eindicker und Faulturm gelangen. Dies wirkt sich positiv auf die Gasausbeute und die hydraulische Belastung der Schlammbehandlung aus. Ein kontrollierter Schlammabzug aus den Eindickern ermöglicht einen optimierten Betrieb der nachgeschalteten Schlammentwässerung, z.b. mittels Zentrifugen. Kontinuierliche Schlammprofil-Messungen in den Nachklärbecken steuern den exakten Überschuss- und Rücklaufschlammabzug. Weiterhin wird ein drohender Schlammabtrieb frühzeitig erkannt. Anwendungbereiche: Abwasserreinigung Wasseraufbereitung Bergbau Chemische Industrie CUC101 Optoelektronische Schlammprofil-Messung in der Nachklärung Optoelektronisches Messsystem für Schlammspiegel und Schlammkonzentration CUC101 Optoelektronisches Messsystem Einsatz in Nachklärung und Flotationsanlagen Direkte, kontinuierliche Konzentrationsmessung über nachfahrende Tauchsonde Parallele Konzentrationsmessung und Höhenbestimmung für Schlammprofilauswertung Einfache Konfiguration, Kalibrierung und Einstellung über menügeführte Benutzeroberfläche Hintergrundbeleuchtetes Display Sicherheitsposition der Sonde mit Hold-Funktionen der Messwerte bei Räumerdurchgang Sonde mit Vierstrahl-Wechsellicht-Technologie 10

11 CUM750 CUS70 Ultraschall-Messsystem für Schlammspiegel Ultraschall-Schlammspiegel- Messung im Eindicker CUM750 Ultraschall-Messumformer Einsatz in Vorklärung und Eindickern Mehrkanal-Ausführungen für Parallelmessung in bis zu vier Becken Einfache Konfiguration, Kalibrierung und Einstellung über menügeführte Benutzeroberfläche Hintergrundbeleuchtetes Multifunktionsdisplay für grafische und numerische Anzeige CUS70 Ultraschall-Sensor Sensorreichweite bei kleinem Abstrahlwinkel bis 100 m Keine beweglichen Teile Unempfindlich gegen Schwimmschlamm Geringer Installationsaufwand 11

12 Auswahlhilfe Sensoren Branchen CUS31 CUS41 CUS65-A CUS65-B CUS65-C CUS65-D CUS65-E Trinkwasser Brauchwasser Abwasser Belebung Nachklärung Primärschlamm Rücklaufschlamm Faulschlamm Auslauf Betonrestwasser Kieswaschwasser Klärwasser empfohlen Messbereich und Applikationsbedingungen klären Auswahlhilfe Schlammspiegel-Messsysteme System Einsatzgebiet Eigenschaften CUC101 Optoelektronische Messung Faserfreie Medien: Belebtschlamm Mineralische Suspensionen und Trübstoffe Detektiert auch diffuse Schlammspiegelzonen Kontinuierliche Konzentrationsmessung Aufnahme Schlammprofil Einsetzbar bis 11 Meter Beckentiefe CUM750/CUS70 Ultraschall-Messung Faser-/grobstoffhaltige Medien: Primär-/Rohschlamm Bei Schwimmschlamm Bei scharf definierter Trennzone Verschmutzungsunempfindlich Bis zu vier Sensoren pro Messumformer Einsetzbar bis 100 Meter Beckentiefe 12

13 Technische Merkmale Spezifikation CUS31 CUS41 CUS65-A CUS65-B CUS65-C CUS65-D CUS65-E optisches Verfahren 90 -Streulicht 90 -Streulicht Durchlicht Durchlicht Durchlicht 90 -Streulicht 180 -Streulicht optischer Aufbau 1S / 2E 1S / 2E 4-Strahl-WL 4-Strahl-WL 4-Strahl-WL 4-Strahl-WL 4-Strahl-WL Wellenlänge 880 nm 880 nm 880 nm 880 nm 880 nm 880 nm 880 nm DIN/ISO7027 konform Betriebsarten FNU, NTU, ppm, mg/l, g/l, % FNU, NTU, ppm, mg/l, g/l, %, kg/l, t/m3 ppm,mg/l, g/l, % g/l, % g/l, % FNU, NTU, ppm, mg/l g/l, % Messbereich FNU, NTU 0, , , Messbereich g/l 0,0-3 * 0,0-300 * 0,0-12 0,0-40 0, ,0-150 Messbereich ppm, mg/l 0, * 0, * Messumformer CUM223/253 CUM223/253 CUM740 CUM740 CUM740 CUM740 CUM740 Bei den Sensoren CUS65-A, CUS65-B und CUS65-C beziehen sich die Angaben des Messbereichs auf Belebtschlamm. In anderen Medien wie z.b. Primärschlamm kann dieser Wert um % reduziert sein. * Bezogen auf SiO 2 1S / 2E = 1 Sender / 2 Empfänger 4-Strahl-WL = 4-Strahl-Wechsellicht 13

14 Weiterführende Dokumentation Technische Informationen TI 176C Turbimax W CUS TI 177C Turbimax W CUS41/CUS41-W TI 370C Turbimax W CUS TI 200C Liquisys M CUM223/ TI 232C CUM TI 369C Cleanfit CUA TI 166C Dipfit W CYA TI 092C CYH TI 046C Chemoclean CYR10/CYR TI 160C CUC TI 225C CUM750/CUS KA 226 CUY Deutschland Österreich Schweiz 03.04/MSC Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG Colmarer Straße Weil am Rhein Fax EHFAXEN Fax Vertrieb Beratung Information Auftrag Bestellung Tel EHVERTRIEB Tel info@de.endress.com Service Help-Desk Feldservice Ersatzteile/Reparatur Kalibrierung Tel EHSERVICE Tel service@de.endress.com Technische Büros Hamburg Hannover Ratingen Frankfurt Stuttgart München Teltow Endress+Hauser Ges.m.b.H. Lehnergasse Wien Tel Fax info@at.endress.com Endress+Hauser Metso AG Sternenhofstraße Reinach Tel Fax info@ch.endress.com FA 033C/07/de/ DT/INDD 2.0