Endress+Hauser Liquiphant: Bypassmessung im Kondensatsammler

Infos zum Anwender

Die Brauerei Ustersbacher liegt mitten im Naturpark „Augsburg Westliche Wälder“. Die Tradition der Brauereifamilie Schmid reicht zurück bis ins Jahr 1605. Trotz aller technischen Neuerungen wird das Ustersbacher Bier traditionell und konventionell nach dem Reinheitsgebot aus dem Jahr 1516 gebraut.
www.ustersbacher.com

Der Reinigungsprozess der Bierbehälter beinhaltet eine Reinigung mit Säure und Lauge in definierter Menge sowie eine anschließende Sterilisation mit Dampf. Kondensiert der Dampf, sammelt er sich in den dafür vorgesehenen Kondensatbehältern. Da es sich bei der Dampfverteilung um ein geschlossenes System handelt, kann man aufgrund des Füllstands der Kondensatbehälter auf die Dampfmengen in den Produktionsbehältern schließen. Im Umkehrschluss garantiert eine hochgenaue Füllstandmessung, dass die richtige Menge Dampf zum Sterilisieren der Bierbehälter bereit steht.

Der Wunsch des Kunden, die tatsächliche Dampf-Verbrauchsmenge zu messen, und die Berücksichtigung ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte machten eine Modernisierung der Bypassmessstelle unumgänglich. Die Brauerei setzt nun zur effizienten Überwachung der Sterilisation dieser Bierbehälter den Liquiphant FTL50 und den Levelflex FMP51 ein.

Als Desinfektionsgröße dient seit der Modernisierung der Verbrauch an Dampf, basierend auf der Differenz von Zu- und Ablauf. Die Zulaufmenge ist definiert durch eine Durchflussmengen-Messung. Der Ablauf besteht aus den kondensierten Dampfmengen, die in entsprechenden Kondensatsammelbehältern mit definiertem Volumen gesammelt werden. Die Messung in den Kondensatsammelbehältern wird mit einer Komplettmessstelle Bypass realisiert.

Levelflex FMP51 und der Liquiphant FTL50 kombiniert in einer Bypasslösung an den Kondensatsammelbehältern der Brauerei Ustersbacher erhöhen die Sicherheit und senken die Betriebkosten.

Doppelte Sicherheit mit neuem Bypass

Vor dem Einsatz der Bypassmessstelle hatte die Brauerei Ustersbach einen Magnetklappenschalter zur kontinuierlichen Füllstandmessung im Einsatz. Wie bei allen Systemen mit mechanisch bewegten Komponenten stellt neben der Wartung und Reinigung vor allem der Verschleiß häufig ein Problem dar. Dadurch sind mögliche Fehldetektionen nicht auszuschließen, hervorgerufen beispielsweise durch ein Verklemmen der Wippkontakte.

Solch heikle Messaufgaben erfordern selbstüberwachende und wartungsarme Messinstrumente: geführtes Radar zur kontinuierlichen Füllstandmessung und Grenzstandmessung mit dem Vibronik-Messprinzip bieten sich hierfür an. Beide Messinstrumente sind, in einen Bypass integriert, an den Kondensatbehältern angebracht.

Mit der installierten Bypass-Messstelle an den Kondensatbehältern lassen sich zwei Regelwerte ableiten. Die kontinuierliche Füllstandmessung gibt Aufschluss über den Verlauf des Sterilisationsvorgangs, der Grenzstandmelder hingegen erfüllt eine weitere Sicherheitsfunktion: Sobald während des Sterilisationsvorgangs ein bestimmter Füllstand in den Kondensatbehältern erreicht ist, ist nicht mehr genügend Dampf vorhanden, um eine Sterilisation der Behälter zu garantieren. Dies hat einen unmittelbaren Produktionsstopp zur Folge. Seit 2013 setzt die Brauerei Ustersbach daher auf die Bypassmessstelle mit geführtem Radar und erreicht damit eine deutliche Senkung der Betriebskosten und eine Erhöhung der Sicherheit.

Geführtes Radar und Vibronik in Kombination

Gegenüber einem Verdrängersystem hat die geführte Radartechnologie praktisch keine Messbereichsbegrenzung durch teilbare Stäbe. Die Messung kann unabhängig von der Dichte eines Mediums erfolgen. Außerdem sind keine mechanisch bewegten Teile im Prozess, die direkten Einfluss auf die Wartungskosten haben. Darüber hinaus bringt die Kombination mit einem Grenzschalter zur Max-Meldung ein enormes Plus an Sicherheit. Das von Endress+Hauser erfundene Messprinzip der Schwinggabel stellt Schwingungen und deren Dämpfung in Medien in direkten Zusammenhang.

Der nach diesem Prinzip arbeitende Liquiphant FTL50 überwacht den Grenzstand im Kondensatsammelbehälter. Hier wird der Sensor in Form einer Stimmgabel auf seine Resonanzfrequenz zum Schwingen angeregt. Das Vibrationsmessprinzip in Bezug auf Flüssigkeiten beruht auf der Resonanzverschiebung des piezoelektrisch angeregten Schwingsystems. Werden die Gabelzinken bei steigender Flüssigkeit im Bypass bedeckt, so ändert sich die Resonanzfrequenz der Schwinggabel. Durch das Eintauchen in die Flüssigkeit sinkt die Frequenz. Diese Frequenzänderung wird ausgewertet und in ein Schaltsignal umgesetzt. Mit dem Vibrationsmessprinzip von Endress+Hauser kann der Grenzstand unbeeinflusst von den physikalischen Eigenschaften des Mediums wie beispielsweise Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, Dichteänderung, Druck oder Temperatur erfasst werden. Auch Turbulenzen, Schaumbildung oder perlende Flüssigkeiten beeinträchtigen die Grenzstanddetektion nicht.

Das geführte Radar des Levelflex FMP51 bietet maximale Zuverlässigkeit, selbst im Fall von bewegten Oberflächen und Schaumbildung oder wenn zahlreiche Einbauten in den Messpfad hinein ragen. Der Sensor ist für kontinuierliche Füllstandmessungen sogar unter anspruchsvollen Prozessbedingungen wie hohen Temperaturen und hohen Drücken bestens geeignet. Er kann zur Messung von Flüssigkeiten, Pasten und Schlämmen eingesetzt werden, ebenso zur Trennschichtmessung. Die Messung wird nicht durch wechselnde Medien, Temperaturänderungen, Gasüberlagerungen oder Dämpfen beeinträchtigt. Das ist für die exakte Messung bei der Brauerei Ustersbach entscheidend.

Durch die konsequente Entwicklung der Signaleinkopplung und der Software ist zur zuverlässigen Füllstandmessung mit geführtem Radar ein einzelner, robuster Stab die beste Lösung. Physikalisch hat die Einstabsonde, eingebaut im Bypass, jedoch die gleiche, hohe Messperformance wie eine Koaxialsonde. So können Produkte mit DK >1,4 wie z. B. verflüssigte Gase sicher gemessen werden. Die Bypassabgänge sowie Schweißnähte bis 5 mm stören die Messung nicht. Durch den Stab geführt, werden die Mikrowellenimpulse in Richtung der Mediumsoberfläche gesendet. Durch den DK-Sprung (Veränderung der Dielektrizitätskonstante von Atmosphäre zur Mediumsoberfläche) erfolgt eine Reflexion der hochfrequenten Mikrowellenimpulse zum Empfänger. Aus der Laufzeit der Impulse wird bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit der Füllstand ermittelt. Aufgrund der Eigenschaften der Mikrowellenimpulse sind diese nahezu unabhängig von Mediums- und Prozesseigenschaften wie Dichteänderungen, Leitfähigkeiten, Mediumswechsel (DK-Wert >1,4), Dampf und Temperaturschwankungen.

Komplettlösung mit Wartungsvorteil

Üblicherweise kosten Planung und Beschaffung sowie Instandhaltung von kompletten Bypassmessstellen viel Zeit und Geld. Eine Bypass-Messstelle ohne bewegte Teile ist jedoch nahezu wartungsfrei. Die Komplettmessstelle wird im Werk vormontiert und auf die vorhandenen Kundendaten parametriert. Das ist beispielsweise bei Verdrängersystemen nicht möglich, da sich beim Transport mechanische Beschädigungen nicht ausschließen lassen. Vormontierte Komplettmessstellen wie die bei Ustersbacher installierte Anwendung minimieren Aufwendungen und Kosten für Fracht, Montage und Inbetriebnahme des Systems.

Die Komplettlieferung der Messstelle durch den Hersteller deckt das Engineering der Bypassmessstelle sowie die CAD-Zeichnungen ab, ebenso die Beschaffung der Bypässe und Zubehör wie Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und Dichtungen sowie die Auswahl der Messtechnik sowie deren Montage, Parametrierung und Funktionsprüfung. Auch das Einstellen der Blockdistanz und das Ausblenden von Störfaktoren erfolgt direkt von den Spezialisten. Der Kunde erhält einen Systemabgleich inklusive Protokoll sowie eine komplette Dokumentation. Eine Einweisung und Schulung des Betriebspersonals gehört ebenfalls zur Inbetriebnahme-Leistung.

Seit 2013 ist die Komplettmessstelle Bypass von Endress+Hauser bei der Ustersbacher Brauerei in Betrieb. „Wir sind sehr zufrieden und haben einen völlig problemlosen Betrieb dieser Messstellen und keinen Wartungsaufwand mehr gegenüber den Magnetklappenschaltern“, bestätigt Josef Geh, technischer Leiter der Brauerei Ustersbacher.