Innere Werte

Temperatur als Prozessparameter ist eine qualitäts- und sicherheitsrelevante Messgröße. Gleichzeitig gilt die Temperaturmesstechnik in der Prozessindustrie, so auch im Lebensmittel- und Pharmabereich, als weitgehend ausgereift. Es sind zwar vereinzelte Neuerungen oder Optimierungen bei Thermometern zu beobachten, diese zielen jedoch häufig auf einzelne Komponenten ab. Endress+Hauser setzt hier neue Maßstäbe für eine komplette Thermometerfamilie, die speziell auf die Anforderungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie abgestimmt ist. Angefangen bei der Fertigung der Sensoren, über zweckmäßiges Gerätedesign und internationale Ausrichtung, bis zur Unterstützung bei der Messstellenauslegung überlässt man nichts dem Zufall. Innere Werte zählen Das Herzstück jedes Messgerätes ist die Sensorik. Nicht anders verhält es sich bei industriellen Thermometern, in denen für die Messungen bis 400°C üblicherweise Widerstandssensoren Pt100 verbaut sind. Die manuelle Fertigung solcher Messeinsätze ist bei den meisten Herstellern nach wie vor Stand der Technik. Die damit einhergehenden Qualitätsschwankungen werden in Kauf genommen. Eingedrungene Luftfeuchtigkeit, welche den Isolationswiderstand der Leitung herabsetzt oder verbleibende Hohlräume im Bereich der Messeinsatzspitze, die bei Vibrationen zu Leitungsbrüchen führen, sind nur einige davon. Nicht in jedem Anlagenteil werden Temperaturmessstellen regelmäßig auf Drift überprüft bzw. rekalibriert. Die etwaige Alterung von Sensorelementen und damit einhergehende Kennlinienabweichung bleibt somit unentdeckt. Die so verursachten Messfehler haben zum Teil erheblichen Einfluss auf den Prozessablauf in der Anlage. Durch vollautomatisierte Fertigung gelingt es Pt100-Messeinsätze in einer gleichbleibend hohen Qualität sicher herzustellen, die sich aus Anwendersicht in einer viel längeren Lebensdauer widerspiegelt. Die Beherrschung dieser innovativen Fertigungstechnologie ist alles andere als trivial: von der Positionierung des Messwiderstandes, über die richtige Vergussmasse bis hin zu einer ausgeklügelten Anbindung an die Mantelleitung ist viel Expertenwissen gefragt. Jede Sekunde zählt Innerhalb der Produktfamilie steht dem Anwender der Messeinsatztyp iTherm QuickSens zur Verfügung, der Applikationen in einem Messbereich von -50 bis 200°C abdeckt. Durch geeignete Positionierung des Dünnschichtmesswiderstandes im 3mm-Messeinsatz kann eine Ansprechzeit t90 von 0,75s erreicht werden. Kombiniert mit einem Spezialschutzrohr mit einer reduzierten Spitze kommt der Messeinsatz immer noch auf 3s in der t90-Zeit. Dank dieser Eigenschaft lassen sich Erhitzungs- und Kühlungsprozesse exakter regeln, da die Bandbreite, mit welcher der Regelkreis um die Soll-Temperatur schwingt, enger gefahren werden kann. Der damit einhergehende Energieeinsparungseffekt macht sich durch verminderten Dampf- und Kühlwasserbedarf über längeren Zeitraum deutlich bemerkbar. Nicht zuletzt wirkt sich die optimierte Regelung von kritischen Temperaturen bei der Herstellung von Lebensmitteln unmittelbar auf die Qualität aus. Kraftpaket bis 60g an der Sensorspitze Für Anlagen, die Vibrationen ausgesetzt sind, kann der Anwender auf den Messeinsatztyp iTherm StrongSens zurückgreifen. So muss bei der Verwendung des vibrationsfesten Pt100 nicht auf ein gutes dynamisches Verhalten verzichtet werden: Bei einem 6mm Messeinsatz ohne Schutzrohr ergibt sich eine t90-Zeit in Wasser von unter 10s nach IEC70651. Dabei erreicht die Stoß- und Schwingungsfestigkeit einen Wert von über 60g an der Sensorspitze. In Milcheindampfanlagen, Separatoren oder Homogenisatoren kann das Messelement sein Können unter Beweis stellen. Das Kraftpaket kann in Bereichen von -50°C bis 500°C eingesetzt werden. Clue für die Rekalibrierung Bei Kalibrierungen im Lebensmittel- und Pharma-Bereich werden üblicherweise mehrere Handgriffe wiederkehrend ausgeführt, um ein Thermometer auf Drift zu überprüfen: Der Anschlusskopf wird geöffnet und das Anschlusskabel vom eingebauten Transmitter bzw. Keramiksockel gelöst. Danach wird im Normallfall der eigentliche Messeinsatz gelöst und in einem Ölbad oder einem Blockkalibrator auf die Abweichung geprüft. Abschließend erfolgt der Wiedereinbau analog. Bei einer Befragung gaben Betreiber eine Zeit bis zu 30min an, die für eine solche Kalibrierung anfallen. Hier setzte man an und nahm eine deutliche Verkürzung der benötigten Zeit durch eine optimierte Konstruktion von Thermometern in Angriff. Das gewünschte Ergebnis lieferte eine Art Kupplung im Halsrohrstück des Thermometers, das ähnlich einem Bajonettverschluss funktioniert. Gleichzeitig ist die Schutzklasse IP69K gewährleistet. Dank des Schnellverschlusses verbleiben der Messeinsatz, der Anschlusskopf und das QuickNeck während der Kalibrierung als eine Einheit, so dass weder der Anschlusskopf des Thermometers geöffnet, noch die elektrische Verkabelung gelöst werden müssen. Auf diese Weise kann die benötigte Zeit pro Temperaturmessstelle um bis zu 20min verkürzt werden. Darüber hinaus ergibt sich ein weiterer Vorteil: Verdrahtungsfehler, die häufig beim Wiederanschließen von Thermometern passieren, werden so ausgeschlossen. Bedenkt man die Tatsache, dass die Temperatur der am häufigsten gemessene Parameter in der Prozessindustrie ist, kann man im Mittel von 500 Messstellen als einer realistischen Anzahl ausgehen. Geht man nun in einer Beispielrechnung von einem jährlichen Kalibrierzyklus aus, so werden insgesamt über 160h weniger benötigt, um diese Messstellen auf Drift zu überprüfen. Bei Auslegung auf Nummer sicher gehen Die Segmentierung innerhalb der Produktlinie und der modulare Aufbau der Geräte ermöglichen dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität: Je nach Prozessanforderungen kann zwischen Basis- und Spitzentechnologie ausgewählt werden, ohne dass die Anzahl der Lager-Varianten sich wesentlich erhöht. Bei dieser Vielseitigkeit ist die optimale Auslegung der Geräte das A und O, um später im Prozess die besten Messergebnisse und letztendlich die beste Produktqualität erzielen zu können. Hier wurde mit dem Applicator eine gute Tradition fortgeführt. Das kostenlose Auswahl- und Auslegungstool bringt den Anwender zuverlässig zum geeigneten Gerät anhand der eingegebenen Prozessdaten und Anforderungen. Die grafische Unterstützung und zusätzliche Wissenseinheiten zur Temperaturmesstechnik leisten dabei wertvolle Dienste. Ein weiteres Modul innerhalb der Auslegungs-Software erlaubt es, Festigkeitsberechnungen für Schutzrohre gezielt auszuführen, um bei gegebenen Prozessbedingungen die mechanische Belastbarkeit zu prüfen. Fazit Die Thermometerfamilie iTherm TM4xx ist entwickelt worden, um ganze Arbeit im Lebensmittel- und Pharma-Bereich zu leisten. Die einzelnen Komponenten wie Anschlusskopf, Messeinsatz, Halsrohr und Prozessanschluss, entsprechen nicht nur den internationalen Anforderungen der Industrie, sondern bieten dem Anlagenbetreiber einen kalkulierbaren Mehrwert. Bei Auslegung von Messstellen, im laufenden Betrieb und bei Instandhaltungsaufgaben ist es gelungen, das Potenzial zur Zeit- und Kosteneinsparung für den Anwender aufzudecken und in intelligentes Gerätedesign und sinnvolle Software-Tools umzusetzen.