Entwickelt hat der Hersteller das Gerät zum Erfassen von Bio-, Deponie- und Faulgasen.

Entwickelt hat der Hersteller das Gerät zum Erfassen von Bio-, Deponie- und Faulgasen.Endress+Hauser

Die Herausforderungen bei der Arbeit mit Bio-, Klär- und Deponiegasen sind ein niedriger Prozessdruck, die hohe Feuchtigkeit mit Kondensatbildung, der Schmutz, die Messdynamik und den oft bidirektionalen Messbetrieb durch Rückströmungen. Die Ultraschall-Technologie und das Sensordesign des Messsystems ermöglichen auch für diese Bedingungen eine prozesssichere Durchflussmessung. Aus diesem Grund setzen die Betreiber des Hauptklärwerks Wiesbaden auf das System. Hier ermöglicht das Gerät einen sicheren und effizienten Betrieb der Gas-Otto-­Motoren von Blockheizkraftwerken (BHKW). Das gleichzeitige Messen von Gasvolumen, Bestimmen des Methangehaltes und den daraus berechneten Messgrößen ist der für den Anwender entscheidende Vorteil. Denn für den Betrieb von BHKWs ist es erforderlich, dass die verwendete Biogasqualität einen gewissen Methangehalt nicht unterschreitet. Ansonsten fallen die teuren Motoren aus und können Schaden nehmen. Das Messen des Gasvolumens erfolgt mit einer maximalen Abweichung von ±1,5 % und ohne zusätzlichen Druckverlust. Den Methangehalt kann das Messsystem direkt in der Rohrleitung durch die gemessene Schallgeschwindigkeit und eine integrierte Temperatursonde bestimmen – ohne zusätzliche Geräte. Zusätzlich berechnet das System aus gemessenem Gas-Betriebsvolumen und Methangehalt direkt im Gerät das Normvolumen sowie den Brennwert. Dadurch ist es möglich, den Wirkungsgrad eines BHKW im laufenden Betrieb permanent zu ermitteln. „Mit dem gleichzeitigen Messen von Gasvolumen und Bestimmen des Methangehaltes bietet das Systen die Funktionen von zwei Geräten in einem“, erklärt Rene Cech vom Hauptklärwerk Wiesbaden. „Damit können die BHKW-Motoren auf unserem Klärwerk optimal gesteuert und durch die Überwachung der Methanuntergrenze Folgeschäden vermieden werden. Das senkt die Wartungskosten und verhindert ungeplante Anlagenstillstände.“

Ausgangsmodul verbessert Praxis-Einsatz

Seit Kurzem erweitert das Ausgangsmodul ‚4 bis 20 mA Hart +PFS‘ das System. Es gibt einen Messwert als analogen Momentanwert (beispielsweise Methangehalt) aus und summiert einen weiteren Messwert (beispielsweise Gasvolumenmenge) als Impulszähler auf. Mit dem Hart-Loop-Konverter HMX50 ist es zusätzlich möglich, bis zu drei weitere Messwerte (beispielsweise Betriebvolumen, Normvolumen und Brennwert) als 4-bis-20-mA-Stromsignal auszugeben. Damit kann das Gerät insgesamt vier Messwerte als Stromsignal und einen Messwert als Impuls-, Frequenz- oder Statussignal ausgeben. Weiterhin hat der Hersteller das System um eine Kalibrieroption für eine erhöhte Messdynamik von 1 bis 30 m/s (Standard: 3 bis 30 m/s) erweitert. Diese ermöglicht bereits ab einer Fließgeschwindigkeit von 1 m/s eine Messgenauigkeit von 1,5 % v.M. durch die rückführbare Kalibrierung auf der akkreditierten Kalibrieranlage gemäß IEC 17025. Mit der ebenfalls nachgerüsteten beleuchteten Touch-Control-Bedienung können Anwender das Gerät bei geschlossenem Deckel parametrieren und Messwerte auch bei schlechten Lichtverhältnissen ablesen.

Die Touch-Control-Bedienung ermöglicht das Parametrieren bei geschlossenem Deckel.

Die Touch-Control-Bedienung ermöglicht das Parametrieren bei geschlossenem Deckel.Endress+Hauser

Breites Prozessdruck-Fenster

Betreiber können das Gerät bei einem Unterdruck ab 800 mbar und bis zu einem maximalen Prozessdruck von 10 bar einsetzen. Erhältlich ist das System in Nennweiten von DN50 bis 200 und mit Los-Flanschen (EN, ASME) als Prozessanschluss. Das Gerät basiert auf der Zwei-Leiter-Technik, bei der die Spannungsversorgung über den Messkreis erfolgt. Gegenüber der Vier-Leiter-Technologie bietet dies Vorteile: Die eigensichere Bauart ermöglicht eine hohe Betriebssicherheit im Exbereich und das Konzept ermöglicht eine Integration in bestehende Infrastrukturen, beispielsweise beim Austausch von Blenden oder Turbinenradzählern. Weiterhin profitieren Betreiber von einer einfachen und kostengünstigen Installation, da zusätzliche Leitungen für die Spannungsversorgung entfallen.

Einheits-Konzept, einfache Inbetriebnahme

Das einheitliche Bedienkonzept aller Proline-Durchfluss-Messgeräte des Herstellers ermöglicht eine einfache und schnelle Inbetriebnahme. Erläuterungstexte (Tooltipps) in 16 Sprachen unterstützen den Bediener bei der menügeführten Parametrierung. Im Fehlerfall ermöglicht die automatische Datensicherung ‚Histo-Rom‘ ein rasches Wiederherstellen von Messgerätedaten sowie einen einfachen Elektronikaustausch ohne Neuabgleich. Das Anzeigenmodul verfügt zudem über eine Backup-Funktion, um beispielsweise Konfigurationsdaten auf andere Messstellen zu übertragent.

Technik im Detail

So funktioniert der Prosonic Flow B 200

Das Messgerät misst die Durchflussgeschwindigkeit im Messrohr mittels zweier sich gegenüber liegender Messaufnehmer-Anordnungen. Diese sind so angeordnet, dass ein Messaufnehmer etwas weiter stromabwärts montiert ist als der andere. Die Konstruktion ist nicht invasiv und verfügt über keine beweglichen Teile. Das Durchflusssignal ermittelt das System durch abwechselndes Messen der Laufzeit eines akustischen Signals von einem Messaufnehmer zum anderen, wobei es die Tatsache nutzt, dass Schall schneller mit der Durchflussrichtung übertragen wird als gegen die Durchflussrichtung. Den Volumenstrom bestimmt das Gerät durch sequentielles Messen zwischen allen Messaufnehmerpaaren. Da das Messgerät sowohl die Schallgeschwindigkeit als auch die aktuelle Gastemperatur erfasst, kann es den Methananteil direkt berechnen und vor Ort anzeigen. Die relative Feuchtigkeit in Biogas beträgt in der Regel 100 %. Damit kann das System den Wassergehalt über die Temperaturmessung ermitteln und entsprechend berücksichtigen.