Was ist so wichtig an einer Alarmfunktion zur Nassdampf-Detektion?

Die Anforderung zu dieser Funktion entstand aus Anfragen und Gesprächen mit Kunden zum Beispiel aus der energieintensiven Chemischen und Lebensmittel-Industrie: Für die Erzeugung von Dampf werden in der Industrie rund 40 % der fossilen Brennstoffe verbraucht. Dies kostet den Betreiber, je nach Anlagenaufbau, pro Tonne Dampf zwischen 20 und 50 Euro. Entsteht durch eine Störung im Dampfsystem zu viel Kondensat, zieht dies einen erheblichen Energieverlust sowie einen schlechten Wirkungsgrad der Anlage nach sich. Kondensiert Dampf aus, gehen bis zu 60 % des im Dampf enthaltenen Wärmeinhaltes verloren. Bei Wärmetauschern behindert Kondensat im Eingangsbereich den Wärmeübergang, die Funktion wird eingeschränkt. Des Weiteren kann es bei viel Kondensat zu Dampfschlägen kommen. Die Erkennung und Alarmmeldung bei Kondensat ermöglicht es dem Betreiber, zeitnah auf den Zustand zu reagieren und so sowohl die Effizienz als auch die Sicherheit seiner Anlage zu erhöhen.

Wie ist die Alarmfunktion im Detail realisiert?

Umströmt Kondensat den Staukörper des Wirbelzählers, hat dies Signaleffekte auf den Wirbelsensor. Unsere Entwickler haben dabei einen Zusammenhang herausgefunden und einen Algorithmus für die Erkennung von Nassdampf entwickelt. Mit dem Messumformer des Prowirl 200 lassen sich nun zusätzlich zur Durchflussmessung umfangreiche Kalkulationen für die Nassdampferkennung durchführen. Neben der Signalauswertung am Wirbelsensor sind aber auch Kenntnisse zum Medium wichtig. Daher ist für diese Funktion die Geräteausführung mit einem im Wirbelsensor integrierten Temperaturfühler nötig, die einen Durchflussrechner mit genauen Mediumseigenschaften nach dem internationalen Standard IAPWS-IF97 für Wasser und Dampf beinhaltet. Über einen optionalen passiven Stromeingang lässt sich zusätzlich der Messwert eines Drucksensors einlesen. Aus all diesen Informationen kann sich der Prowirl quasi ein Bild vom Geschehen in der Rohrleitung machen. Als Voraussetzung für die Funktion wird allerdings ein gleichförmiges Strömungsprofil erwartet – das heißt, beim Einbau müssen die empfohlenen Beruhigungsstrecken eingehalten werden; eine Einlaufstreckenverkürzung ist mittels der neuen elektronischen Korrekturfunktion oder einem Strömungsgleichrichter nicht möglich.

Warum war eine solche Alarmfunktion bisher nicht möglich?

Bisher gab es keine Möglichkeit, den Nassdampf parallel zur Durchflussmessung zu erfassen. Eine Betrachtung war nur mehr oder weniger indirekt möglich, indem Druck und Temperatur im System ausgewertet werden, sowie über die Erfassung der Kondensatmengen. Dies erfordert jedoch Messtechnik und Zeit für die Auswertung; zusätzlich sind Erfahrungen mit den Kundenprozessen und dem Dampfsystem notwendig.

Da auch Endress+Hauser hier erst lernen musste, haben wir in ein eigenes Dampfsystem für die Forschung und Entwicklung neuer Funktionen investiert, anhand dessen die Ideen der Entwickler geprüft und bestätigt werden konnten.

Welche Einsatzszenarien bieten sich für das Gerät an?

Die Nassdampfdetektion legt den Fokus eindeutig auf Dampfsysteme und eignet sich entweder als Hauptmessung im Bereich des Dampfkessels oder des Kesselhauses oder im weiteren Verlauf in der Unterverteilung zu den einzelnen Verbrauchern. Gerade durch die Umsetzung von Energie-Monitoring-Maßnahmen und Zertifizierungen nach der Norm EN 50 001 gewinnt die Nachrüstung der Verteilungsmessungen an Bedeutung. Dort hilft unser Wirbelzähler, die genauen Dampfmengen zu erfassen, Energieverluste rechtzeitig zu erkennen und Dampfschläge zu vermeiden.