ifm electronic GmbH

water splash in a glass

Bild: iStock

Prozessautomation & Messtechnik Crossflow-gefiltertes Wasser

10.03.2014

Temperatur, Grenzstand, Strömung und vieles mehr – eine ganze Reihe von Prozessparametern sind bei der Wasserfiltration zu beachten. Moderne Fluid-Sensorik sorgt in Crossflow-Filteranlagen für effiziente und energiesparende Prozesse.

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Bis zu 300 m3 Wasser – das entspricht ungefähr dem Volumen einer 100-m2-Wohnung – filtriert bei Romfil die Crossflow-Filteranlage Aquacross W675 pro Stunde. Aus vorgeklärtem, aber immer noch verunreinigten Wasser produziert sie Trinkwasser. Das Prinzip der Crossflow-Filtration ist besonders effizient: Schmutzwasser wird in einem Kreislauf durch dünne, poröse Kapillarröhrchen gepresst. Nur reines Wasser kann diese Membran durchdringen. Das mit Schmutzpartikeln durchsetzte Wasser dagegen zirkuliert weiter, bis es nach und nach ebenfalls gereinigt wird. Hunderte solcher Kapillare sind in einem etwa 1,5 m hohen Filtermodul zusammengefasst. Das ergibt eine Filtrationsfläche von 75 m2.

Je nach gewünschtem Durchsatz arbeiten mehrere Module parallel. Bei der Crossflow-Filteranlage Aquacross W675 sind es zwei Reihen á neun Module, was einer Filterfläche von 1.350 m2 entspricht. Moderne Sensorik hilft dabei, verschiedenen Prozesse der Anlage zu überwachen und sie in einem optimalen Bereich zu fahren. Nur so wird mit minimalem Energieaufwand maximale Filterleistung erzielt. Romfil setzt dabei auf Sensorik von ifm electronic.

Genauigkeit von 0,6 Prozent

Damit die Filterkapillaren ihren optimalen Wirkungsgrad erreichen, sind exakte Druckwerte erforderlich, mit denen das Schmutzwasser durch die Filter zirkuliert. In der Anströmleitung zu den Filterelementen ist deshalb ein Drucksensor vom Typ PF2654 eingebaut. Der frontbündige Sensor ist für einen Messbereich von –0,5 bis 10 bar ausgelegt und bietet eine hohe Genauigkeit von 0,6 Prozent. Die überlastfeste und driftfreie Keramikmesszelle sorgt zusammen mit dem O-Ring-freien Dichtungskonzept für einen wartungsfreien Langzeitbetrieb. Der Drucksensor besitzt zwei Schaltausgänge, wobei der zweite Ausgang auch als Analogausgang (4 … 20 mA oder 0 … 10 V) parametriert werden kann. Das alphanumerische LED-Display hilft bei der Parametrierung und dient zudem als Messwertanzeige vor Ort.

Neben Druck wird auch die Systemtemperatur in der Anströmleitung überwacht. Der TA3437 ist ein universeller Temperaturtransmitter mit einem analogen Stromausgang von 4 ... 20 mA. Durch die Verwendung eines Pt-Sensorelements der Genauigkeitsklasse A und der werksinternen Kalibrierung wird eine hohe Genauigkeit erreicht. Die bewährte ifm-Filmtechnologie führt zudem zu einer Ansprechzeit von T05 = 1 s und T09 = 3 s. Das rundum geschlossene und geschweißte Gehäuse aus Edelstahl gewährleistet neben der Schutzart IP 69K auch eine hohe mechanische Stabilität. Das Gehäusedesign vermindert Schmutzablagerungen und ist rundherum zu reinigen.

Sensor für kleine Rohrleitungen

Am Fuß des ersten Filtermoduls ist ein ifm-Grenzstand­sensor LMT100 montiert. Er überwacht, ob sich auch tatsächlich zu filtrierendes Wasser in den Filtern befindet. Das Besondere der Baureihe LMT ist die Unempfindlichkeit gegenüber Anhaftungen. Die Peekspitze des Sensors weist eine glatte Oberflächenbeschaffenheit von Ra < 0,8 μ auf. Schmutz und Medienrückstände haben so kaum Möglichkeiten sich festzusetzen. Selbst bei Schaum oder viskosen Medien wird der Füllstand sicher erkannt. Auch die Inbetriebnahme ist einfach. Ein Medienabgleich kann entfallen, da der Sensor bereits werksseitig voreingestellt ist. Die Füllstanderkennung erfolgt lageunabhängig. Dank seiner kompakten Sensorspitze lässt sich der LMT selbst in kleine Rohrleitungen von DN25 integrieren.

„Leerdrücken" 
überwachen

Gelegentlich muss die gesamte Crossflow-Filteranlage entleert werden, beispielsweise vor oder nach den Reinigungsgängen. Ein Drucktransmitter überwacht das sogenannte „Leerdrücken“ anhand der Druckluft. Der PP7554 zeichnet sich durch eine hohe Gesamtgenauigkeit von 0,5 Prozent, ein kompaktes Edelstahlgehäuse und eine Schaltpunktgenauigkeit von 0,5 Prozent aus. Die Druckaufnahme mittels keramisch-kapazitiver Mess­zelle sorgt für zuverlässige Messwerte. Dem Anwender stehen zwei Schaltausgänge oder ein Schalt- und ein Diagnoseausgang zur Verfügung. Zudem ist der Sensor IO-Link-fähig. Das ermöglicht sowohl eine digitale Prozessdatenübertragung als auch eine Parametrierung oder Diagnose von der Steuerung oder von einem PC aus.

Für eine lange Standzeit der Filtermembran muss diese regelmäßig gereinigt werden. Das geschieht mit Hilfe verschiedener Reinigungsmittel, die exakt dosiert zugeführt werden. Während des automatischen Reinigungsvorgangs überwacht ein ifm-Strömungssensor den Durchfluss. Der SI5000 arbeitet nach dem kalorimetrischen Prinzip und kommt somit ohne mechanisch bewegte Teile aus. Das garantiert eine zuverlässige Überwachung auch bei schwierigen Medien über eine lange Zeit. Die Mikroprozessortechnologie bietet dem Anwender eine einfache Bedienung. Strömungsabgleich und Schaltpunkt­einstellung werden einfach per Tastendruck vorgenommen. Ein mehrfarbiger LED-Bargraph zeigt Messwerte und Schaltpunkte an. Verschiedene, als Zubehör erhältliche Adapter sorgen für eine schnelle und sichere Prozessanbindung.

Sämtliche Ventile der Anlage sind pneumatisch betrieben. Der notwendige Systemdruck für die Ventilsteuerung von 6 bar wird mit einem im Schaltschrank montierten Drucksensor PQ3834 überwacht. Die piezo-resistive Siliziummesszelle misst zwischen -1 und 10 bar. Sie ist unempfindlich gegen Flüssigkeiten (z. B. Kondenswasser) und Ablagerungen, welche sich im System befinden können.

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