Manuals & Guides: Erweiterte Dichte Anwendung Theorie Konfiguration und Betrieb-ENHANCED DENSITY MANUAL GERMAN|Micro Motion
Micro Motion Manuals & Guides: Erweiterte Dichte Anwendung Theorie Konfiguration und Betrieb-ENHANCED DENSITY MANUAL GERMAN|Micro Motion Manuals & Guides
Betriebsanleitung
P/N 20002318, Rev. A
Oktober 2004
Micro Motion
®
Erweiterte Dichte
Anwendung
Theorie, Konfiguration und Betrieb
Micro Motion
TM
Micro Motion
®
Erweiterte Dichte
Anwendung
Theorie, Konfiguration und Betrieb
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jeweiligen Besitzer.
Inhalt
Kapitel 1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Zweck dieser Betriebsanleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Terminologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Auswerteelektronik Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.4 Vorgehensweisen die in dieser Betriebsanleitung beschrieben werden . . . . . . . . . . . 1
Kapitel 2 Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Übersicht erweiterte Dichte Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.3 Messung von Dichte, spezifischer Dichte und Konzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.3.1 Definition von Dichte, spezifischer Dichte und Konzentration . . . . . . . . . . 3
2.3.2 Effekte der Temperatur auf Dichte, spezifische Dichte
und Konzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3.3 Berechnung der Konzentration von der Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4 Eine Micro Motion erweiterte Dichtekurve definieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.5 Erweiterte Dichte Anwendung, Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Kapitel 3 Standard oder kundenspezifische Kurven laden . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Standard und kundenspezifische Kurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3 Ladevorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3.1 Mittels ProLink II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3.2 Verwendung des Bedieninterfaces der 4-adrigen
Auswerteelektronik Serie 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3.3 Verwendung des Bedieninterfaces der 9-adrigen
Auswerteelektronik Serie 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Kapitel 4 Anwenderdefinierte Kurve konfigurieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2 Messeinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3 Konfigurationsschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3.1 Mittels ProLink II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3.2 Verwendung des Bedieninterfaces der
Auswerteelektronik Serie 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4 Kurven Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Kapitel 5 Verwendung der erweiterten Dichtekurve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2 Spezifizierung der aktiven Kurve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2.1 Mittels ProLink II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2.2 Verwendung des Bedieninterfaces der
Auswerteelektronik Serie 3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3 Verwendung der erweiterten Dichte Prozessvariablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.4 Modifizierung einer Kurve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.5 Speichern einer Dichtekurve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb i
Inhalt Fortsetzung
Kapitel 6 Erweiterte Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.2 Max. Grad während der Kurvenpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.3 Abgleich Dichtekurve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.3.1 Offset Abgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.3.2 Steigung und Offset Abgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Anhang A Kurvenbereiche für Isotherme und Konzentration . . . . . . . . . . . . . . 37
A.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
A.2 Weniger oder mehr Punkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
A.3 Weniger oder mehr Punkte und erforderliche Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Anhang B Konfigurations-Datenblätter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
B.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
B.2 Elektronische Dateien und Konfigurations-Datenblätter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
B.3 Abgeleitete Variable: Dichte bei Referenztemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
B.4 Abgeleitete Variable: Spezifische Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
B.5 Abgeleitete Variable: Massekonzentration (Dichte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
B.6 Abgeleitete Variable: Massekonzentration (SG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
B.7 Abgeleitete Variable: Volumenkonzentration (Dichte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
B.8 Abgeleitete Variable: Volumenkonzentration (SG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
B.9 Abgeleitete Variable: Konzentration (Dichte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
B.10 Abgeleitete Variable: Konzentration (SG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
ii Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
Kapitel 1
Einführung
1.1 Zweck dieser Betriebsanleitung
Diese Betriebsanleitung bietet zwei Arten von Informationen: Wie die erweiterte Dichte Anwendung
arbeitet und wie die erweiterte Dichte Anwendung konfiguriert und eingesetzt wird.
1.2 Terminologie
• Erweiterte Dichte Kurve – Eine dreidimensionale Fläche, die das Verhältnis zwischen
Temperatur, Konzentration und Dichte darstellt.
• Standardkurven – Ein Satz Kurven, die von Micro Motion als ein Teil der erweiterten Dichte
Anwendung geliefert werden und für viele Prozesse geeignet sind. Diese Kurven sind
aufgelistet und beschrieben in Kapitel 3.
• Kundenkurve – Eine Kurve die nach Kundenanforderungen von Micro Motion erstellt wurde.
• Anwenderdefinierte Kurve – Eine Kurve, die durch den Anwender mittels der erweiterten
Dichte Anwendung erstellt wurde.
Theorie und Hintergrund Anwenderdefinierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
1.3 Auswerteelektronik Interfaces
Abhängig von Ihrer Auswerteelektronik sind eine oder mehrere der folgenden Interfaces für die
erweiterte Dichte Anwendung anwendbar:
• ProLink II – anwendbar für alle Auswerteelektroniken ausser Serie 3000, 9-adrige Ausführung
• PocketProLink II – anwendbar für alle Auswerteelektroniken ausser Serie 3000, 9-adrige
Ausführung
• Bedieninterface (PPI) der Serie 3000, 9-adrige Ausführung (ALTUS) Auswerteelektronik
• Bedieninterface (PPI) der Serie 3000, 4-adrige Ausführung (MVD) Auswerteelektronik
Diese Betriebsanleitung zeigt das ProLink II Interface und das Bedieninterface der Serie 3000. Das
PocketProLink Interface ist dem ProLink II Interface ähnlich.
1.4 Vorgehensweisen die in dieser Betriebsanleitung beschrieben werden
Es gibt zwei Vorgehensweisen zur Konfiguration:
• Wenn Sie die Standardkurven sowie eine oder mehrere Kundenkurven erworben haben,
müssen Sie lediglich die Kurve(n) entsprechend auf der Auswerteelektronik speichern.
Anweisungen zum entsprechenden Speichern der Kurve finden Sie in Kapitel 3.
• Wenn Sie keine Standardkurven sowie Kundenkurven erworben haben, können Sie unter
Verwendung der eigenen Prozessdaten Ihre individuellen Kurven konfigurieren. Anweisungen
zur Konfiguration von anwenderdefinierten Kurven finden Sie in Kapitel 4.
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 1
Einführung Fortsetzung
Nachdem alle Kurven geladen oder definiert sind, muss die aktive Kurve spezifiziert werden.
Geringfügige kundenspezifische Anpassung der Kurve ist möglich. Die erweiterte Dichte Anwendung
ist jetzt bereit zur Anwendung in der Konfiguration der Auswerteelektronik. Anweisungen zur
Spezifizierung der aktiven Kurve, Modifizierung einer Kurve sowie die Anwendung einer Kurve
finden Sie in Kapitel 5.
Der optionale Abgleich einer Kurve ist in Kapitel 6 beschrieben.
2 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
Kapitel 2
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund
2.1 Einführung
Dieses Kapitel bietet eine Übersicht der Beziehung zwischen Dichte und Konzentration und wie die
Konzentration mittels der Dichte berechnet werden kann. Zusätzlich zeigt dieses Kapitel, wie die
Berechnung in der erweiterten Dichte Anwendung integriert ist. Letztendlich enthält dieses Kapitel
ein Beispiel für die erweiterte Dichte in einer tatsächlichen Anwendung.
Hinweis: Dieses Kapitel enthält keine Anweisungen zur Konfiguration. Unterstützung zum Laden
einer von Micro Motion gelieferten Standard- oder kundenspezifische Kurve finden Sie in Kapitel 3.
Anweisungen zur Konfiguration einer anwenderdefinierten Kurve finden Sie in Kapitel 4.
2.2 Übersicht erweiterte Dichte Anwendung
Micro Motion Sensoren liefern eine direkt Messung der Dicht, nicht jedoch der Konzentration. Die
erweiterte Dichte Anwendung berechnet die Variablen der erweiterten Dichte, wie die Konzentration
oder die Dichte bei Referenztemperatur von den Dichte Prozessdaten, entsprechend kompensiert über
die Temperatur.
Die abgeleitete Variable, die während der Konfiguration spezifiziert wurde, steuert die
durchzuführende Art der Konzentrationsmessung (siehe Abschnitt 2.3.1). Jede abgeleitete Variable
ermöglicht die Berechnung einer Teilmenge von Prozessvariablen der erweiterten Dichte (siehe
Tabelle 2-1). Die verfügbaren Prozessvariablen der erweiterten Dichte können wie Masse, Volumen
und andere Prozessvariablen zur Prozesssteuerung verwendet werden. Zum Beispiel kann für die
Prozessvariable der erweiterten Dichte ein Ereignis definiert werden.
Theorie und Hintergrund Anwender definierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
2.3 Messung von Dichte, spezifischer Dichte und Konzentration
Dichte, spezifische Dichte und Konzentration sind die wesentlichen Punkte in der erweiterten Dichte
Anwendung. Dieser Abschnitt definiert diese drei Ausdrücke und beschreibt die Eigenschaften die für
die erweiterte Dichte Anwendung relevant sind.
2.3.1 Definition von Dichte, spezifischer Dichte und Konzentration
Dichte ist die Messung der Masse pro Volumeneinheit. Die Dichtemessung ist anwendbar für reine
Substanzen wie Quecksilber oder Silber sowie auch für Gemische wie Luft und Wasser. Übliche
Dichteeinheiten:
•kg/m
•g/cm
• lb (mass)/ft
• lb (mass)/gal
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 3
3
3
3
3
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Spezifische Dichte ist das Verhältnis zweier Dichten:
Dichte Prozessmedium bei Referenztemperatur T1
Dichte Referenzmedium bei Referenztemperatur T2
Wasser wird üblicherweise als Referenzmedium verwendet. Die Temperaturwerte T1 und T2 können
unterschiedlich sein. Die spezifische Dichte hat keine Einheit. Die folgenden Kombinationen der
Referenztemperatur werden häufig zur Berechnung der spezifischen Dichte verwendet:
• SG20/4 – Prozessmedium bei 20 °C, Wasser bei 4 °C (Dichte = 1,0000 g/cm
• SG20/20 – Prozessmedium bei 20 °C, Wasser bei 20 °C (Dichte = 0,9982 g/cm
• SG60/60 – Prozessmedium bei 60 °F, Wasser bei 60 °F (Dichte = 0,9990 g/cm
Konzentration beschreibt die Quantität einer Substanz in einem Gemisch in Relation zum Gesamten,
zum Beispiel die Konzentration von Salz in Salzwasser. Konzentration wird üblicherweise in Prozent
angegeben. Konzentration kann auf Masse oder Volumen basieren:
Masse des gelösten Stoffes
Gesamtmasse des Gemischs
Volumen des gelösten Stoffes
Gesamtvolumen des Gemischs
3
)
3
)
3
)
Übliche Konzentrationseinheiten:
•Grad Plato
• Grad Balling
•Grad Brix
• Grad Baume (leicht oder schwer)
• Grad Twaddell
• %Sol/Masse
• %Sol/Volumen
• Proof/Masse
• Proof/Volumen
2.3.2 Effekte der Temperatur auf Dichte, spezifische Dichte und Konzentration
Die Dichte ändert sich immer mit der Temperatur, Erhöhen der Temperatur verringert die Dichte
(bei den meisten Substanzen). Siehe Abbildung 2-1. Die Änderung ist für verschiedene Substanzen
unterschiedlich.
4 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Abbildung 2-1 Dichte beeinflusst durch die Temperatur
Temperatur = 4 °C Temperatur = 25 °C
100 Kilogramm
100,0 Liter
Dichte bei 4
°C = 1000 kg/m
3
100 Kilogramm
100,3 Liter
Dichte bei 25
°C = 997 kg/m
3
Die Spezifische Dichte variiert nicht bei Änderung der Temperatur, da sie auf die Referenztemperatur
bezogen ist.
Bei der Messung der Konzentration reagieren der gelöste Stoff und das Lösungsmittel unterschiedlich
auf die Temperatur, wenn die Temperatur steigt, dehnt sich der eine stärker aus als der andere.
Deshalb:
• Konzentrationswerte basierend auf der Masse sind nicht beeinflusst durch die Temperatur.
Dies ist die gebräuchlichste Art der Konzentrationsmessung. Siehe Abbildung 2-2.
• Konzentrationswerte basierend auf dem Volumen sind beeinflusst durch die Temperatur. Diese
Konzentrationsmessungen sind weniger gebräuchlich, mit Ausnahme in der Spirituosen
Industrie (diese Proben sind Konzentrationsmessungen basierend auf dem Volumen).
Abbildung 2-2 Konzentration nicht durch die Temperatur beeinflusst
Theorie und Hintergrund Anwender definierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
++
55 kg Sucrose 45 kg Wasser 100 kg Sucrose Lösung
55 °Brix Konzentration
bei allen Temperaturen
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 5
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Wegen dieser Temperatureffekte gibt es kein direktes Verhältnis zwischen Dichte und Konzentration
(siehe Abbildung 2-3). Eine dreidimensionale Oberfläche – Konzentration, Temperatur und Dichte –
wird benötigt. Diese dreidimensionale Oberfläche ist die erweiterte Dichtekurve. Unterschiedliche
Prozessmedien haben unterschiedliche erweiterte Dichtekurven. Eine typische erweiterte Dichtekurve
zeigt Abbildung 2-4.
Abbildung 2-3 Verhältnis zwischen Dichte und Konzentration bei zwei unterschiedlichen Temperaturen
1,8
1.8
1,6
1.6
)
3
1,4
1.4
1,2
1.2
Dichte (g/cm
1,0
1
Temperatur 1
Temp 1
Temperatur 2
Temp 2
0,8
0.8
0 50 100
0 50 100
Konzentration (%)
Abbildung 2-4 Beispiel einer Dichtekurve
1,6
1,5
1,4
1,3
Y Achse:
Dichte
1,2
1,1
100
20
60
Z Achse:
Temperatur
1,0
12
16
20
24
28
32
X Achse:
Konzentration (%)
6 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
36
40
44
48
52
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
2.3.3 Berechnung der Konzentration von der Dichte
Es gibt zwei Hauptschritte bei der Berechnung der Konzentration (siehe Abbildung 2-5):
1. Temperaturkorrektur auf Dichte Prozessdaten anwenden. Dieser Schritt stellt den aktuellen
Punkt der erweiterten Dichte Oberfläche zu dem entsprechenden Punkt der
Referenztemperatur Isothermen dar und erzeugt eine Dichte bei einem
Referenztemperaturwert.
2. Umwandlung des korrigierten Dichtewertes auf einen Konzentrationswert. Da alle
Dichtewerte temperaturkorrigiert sind, ist jede Änderung der Dichte das Ergebnis einer
Änderung der Zusammensetzung des Prozessmediums und eine direkte Umrechnung kann
angewendet werden.
Die Kurvendaten der erweiterten Dichte, die in der Auswerteelektronik gespeichert sind, enthalten die
Koeffizienten die erforderlichen sind für die Oberfläche der Dichte bei der Referenztemperatur Kurve
und um die Kurve zur Konzentrationsachse abzubilden.
Abbildung 2-5 Berechnungen zur erweiterten Dichte
1,6
Theorie und Hintergrund Anwender definierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
1,5
1,4
1,3
Y Achse:
Dichte
1,2
1,1
1,0
X Achse:
Konzentration
12
16
20
24
28
32
36
2.4 Eine Micro Motion erweiterte Dichtekurve definieren
Dieser Abschnitt gibt eine grundsätzliche Übersicht zur Definierung einer erweiterten Dichtekurve.
Spezielle Anweisungen zur Konfiguration der Standard oder kundenspezifische Kurven finden Sie in
Kapitel 3 und für anwenderdefinierte Kurven in Kapitel 4.
Es sind fünf Schritte erforderlich zur Definition einer erweiterten Dichtekurve:
• Spezifizierung der abgeleiteten Variablen
• Spezifizierung der erforderlichen Referenzwerte
• Definition der erweiterten Dichte Oberfläche
• Darstellung der Dichte bei Referenztemperatur zur Konzentration
• Kurven Passung
40
44
48
52
100
Referenztemperatur
Isotherme
20
60
Z Achse:
Temperatur
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 7
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Schritt 1 Spezifizierung der abgeleiteten Variablen
Die erweiterte Dichte Anwendung kann die Konzentration mittels einer der verschiedenen
Methoden berechnen, zum Beispiel, Massekonzentration abgeleitet von der Referenzdichte oder
Volumenkonzentration abgeleitet von der spezifischen Dichte. Die verwendete Methode und die
entsprechende Konzentrationsmessung ist festgelegt durch die konfigurierte „abgeleitete Variable“.
Abhängig von der spezifizierten abgeleiteten Variablen werden unterschiedliche erweiterte Dichte
Prozessvariablen für die Prozesssteuerung verwendet. Tabelle 2-1 listet die abgeleiteten Variablen
und die verfügbaren Prozessvariablen für jede abgeleitete Variable auf. Stellen Sie sicher, dass die
abgeleitete Variable die Sie gewählt haben, die erweiterte Dichte Prozessvariable liefert die für
Ihre Anwendung erforderlich ist und von den Daten, die Sie haben, berechnet werden kann.
Hinweis: Bei allen „netto“ Prozessvariablen wird davon ausgegangen, dass die Daten der
Konzentration auf Prozent basieren. Dies beinhaltet den netto Massedurchfluss, netto
Volumendurchfluss sowie die entsprechenden Zähler und nicht rückstellbaren Zähler. Wenn Sie
eine „netto“ Prozessvariable zur Prozessmessung verwenden wollen, stellen Sie sicher, dass Ihr
Konzentrationswert auf Prozent Feststoff basiert.
Tabelle 2-1 Abgeleitete Variablen und verfügbare Prozessvariablen
Verfügbare Prozessvariablen
Abgeleitete Variable – ProLink II
Anzeige und Definition
Dichte @ Ref
Dichte bei Referenztemperatur
Masse/Volumen, korrigiert auf eine
gegebene Referenztemperatur
SG
Spezifische Dichte
Verhältnis der Dichte des Prozessmediums bei gegebener Temperatur zur
Dichte von Wasser bei gegebener
Temperatur. Die beiden gegebenen
Temperaturen müssen nicht gleich sein
Massekonzentration (Dichte)
Massekonzentration abgeleitet von der
Referenzdichte
Prozentuale Masse eines gelösten
Stoffes oder Stoff in einer Suspension
in einer Gesamtlösung, abgeleitet von
der Referenzdichte
Massekonzentration (SG)
Massekonzentration abgeleitet von der
spezifischen Dichte
Prozentuale Masse eines gelösten
Stoffes oder Stoff in einer Suspension
in einer Gesamtlösung, abgeleitet von
der spezifischen Dichte
Volumenkonzentration (Dichte)
Volumenkonzentration abgeleitet von
der Referenzdichte
Prozentuale Volumen eines gelösten
Stoffes oder Stoff in einer Suspension
in einer Gesamtlösung, abgeleitet von
der Referenzdichte
Dichte bei
Referenztemperatur
✓✓
✓✓✓
✓✓ ✓ ✓
✓✓✓ ✓ ✓
✓✓ ✓ ✓
Standard
Volumendurchfluss
Spezifische
Dichte
Konzentration Netto
Massedurchfluss
Netto
Volum endurchfluss
8 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Tabelle 2-1 Abgeleitete Variablen und verfügbare Prozessvariablen (Fortsetzung)
Verfügbare Prozessvariablen
Abgeleitete Variable – ProLink II
Anzeige und Definition
Volumenkonzentration (SG)
Volumenkonzentration abgeleitet von
der spezifischen Dichte
Prozentuale Volumen eines gelösten
Stoffes oder Stoff in einer Suspension
in einer Gesamtlösung, abgeleitet von
der spezifischen Dichte
Konzentration (Dichte)
Konzentration abgeleitet von der
Referenzdichte
Masse, Volumen, Gewicht oder Anzahl
der Mole eines gelösten Stoffes oder
Stoff in einer Suspension proportional
zur Gesamtlösung, abgeleitet von der
Referenzdichte
Konzentration (SG)
Konzentration abgeleitet von der
spezifischen Dichte
Masse, Volumen, Gewicht oder Anzahl
der Mole eines gelösten Stoffes oder
Stoff in einer Suspension proportional
zur Gesamtlösung, abgeleitet von der
spezifischen Dichte
Dichte bei
Referenztemperatur
✓✓✓ ✓ ✓
✓✓ ✓
✓✓✓ ✓
Standard
Volumendurchfluss
Spezifische
Dichte
Konzentration Netto
Massedurchfluss
Netto
Volum endurchfluss
Theorie und Hintergrund Anwender definierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
Schritt 2 Spezifizierung der erforderlichen Referenzwerte
Abhängig von der abgeleiteten Variablen, sind unterschiedliche Referenzwerte für die Berechnung der
erweiterten Dichte erforderlich. Tabelle 2-2 listet und definiert die Referenzwerte die evtl. benötigt
werden. Tabelle 2-3 listet die abgeleiteten Variablen und die Referenzwerte die jede benötigt.
Tabelle 2-2 Referenzwert Definitionen
Referenzwert Definition
Referenztemperatur des Prozessmediums Die Temperatur, auf welche die Dichtewerte korrigiert werden sollen
Referenztemperatur des Wassers Der T2 Temperaturwert, der zur Berechnung der spezifischen Dichte
Referenzdichte des Wassers Die Dichte des Wassers bei der T2 Referenztemperatur
verwendet werden soll
Tabelle 2-3 Abgeleitete Variablen und erforderliche Referenzwerte
Referenzwerte
Abgeleitete Variable
Dichte @ Ref ✓
SG ✓✓✓
Massekonzentration (Dichte) ✓
Massekonzentration (SG) ✓✓✓
Volumenkonzentration (Dichte) ✓
Volumenkonzentration (SG) ✓✓✓
Konzentration (Dichte) ✓
Konzentration (SG) ✓✓✓
des Prozessmediums
Referenztemperatur
Referenztemperatur
des Wassers
Referenzdichte des
Wassers
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 9
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Schritt 3 Definition der erweiterten Dichte Oberfläche
Die erweiterte Dichte Oberfläche liefert die Information die zur Temperaturkorrektur der Dichte
Prozessdaten erforderlich ist, wie die Darstellung der Prozessdichtewerte zur Dichte bei
Referenztemperatur. Definieren der erweiterten Dichte Oberfläche:
1. Spezifizieren Sie 2 bis 6 Temperaturwerte die die Temperatur Isotherme definieren sollen
2. Spezifizieren Sie 2 bis 5 Konzentrationswerte die die Konzentrationskurven definieren sollen
3. Jeder Datenpunkt (Schnittpunkt einer Temperatur Isothermen mit einer Konzentrationskurve)
spezifiziert die Dichte des Prozessmediums bei der entsprechenden Temperatur und
Konzentration. Zum Beispiel, um die erweiterte Dichte Oberfläche die in Abbildung 2-6 mit
6 Temperatur Isothermen und 5 Konzentrationskurven dargestellt ist zu definieren, müssen Sie
die Dichte des Prozessmediums bei Konzentration A und Temperatur 1, bei Konzentration A
und Temperatur 2 und so weiter bis Konzentration E und Temperatur 6 spezifizieren.
Abbildung 2-6 Beispiel einer Dichtekurve
Konzentrationskurven A–E
1,6
1,5
1,4
1,3
Y Achse:
Dichte
1,2
1,1
1,0
12
X Achse:
Konzentration
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
100
20
60
Z Achse:
Temperatur
Micro Motion Empfehlungen:
• Spezifizierung der Referenztemperatur als eine der Temperatur Isothermen
• Der Bereich für die Temperaturwerte sollte so gewählt werden, dass er etwas grösser ist als die
erwarteten Prozesstemperaturen
• Der Bereich für die Konzentrationswerte sollte so gewählt werden, dass er etwas grösser ist als
die erwarteten Prozesskonzentrationen
Daten für viele Prozessmedien erhalten Sie von veröffentlichten Tabellen. Daten für Natriumchlorid
finden Sie in Tabelle 2-4.
Temperatur
Isothermen 1–6
10 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Tabelle 2-4 Dichte von Natriumchlorid (NaCl) in Wasser (H
O) bei unterschiedlichen Temperaturen und
2
Konzentrationen
Konzentration (%) 0 °C 10 °C 25 °C 40 °C 60 °C 80 °C 100 °C
1 1,00747 1,00707 1,00409 0,99908 0,9900 0,9785 0,9651
2 1,01509 1,01442 1,01112 1,00593 0,9967 0,9852 0,9719
4 1,03038 1,02920 1,02530 1,01977 1,0103 0,9988 0,9855
8 1,06121 1,05907 1,05412 1,04798 1,0381 1,0264 1,0134
12 1,09244 1,08946 1,08365 1,07699 1,0667 1,0549 1,0420
16 1,12419 1,12056 1,11401 1,10688 1,0962 1,0842 1,0713
20 1,15663 1,15254 1,14533 1,13774 1,1268 1,1146 1,1017
24 1,18999 1,18557 1,17776 1,16971 1,1584 1,1463 1,1331
26 1,20709 1,20254 1,19443 1,18614 1,1747 1,1626 1,1492
Schritt 4 Darstellung der Dichte bei Referenztemperatur zur Konzentration
Hinweis: Wenn die Dichte bei Referenztemperatur oder spezifischer Dichte als abgeleitete Variable
spezifiziert wurde, ist die Umrechnung auf die Konzentration nicht erforderlich, da diese beiden
Variablen keine Konzentrationsmessung erfordern. Deshalb wird dieser Schritt übergangen.
Die erweiterte Dichte Anwendung muss in der Lage sein die Dichte bei Referenztemperaturkurve zur
Konzentration darzustellen. Dies wird ausgeführt durch:
• Spezifizierung von 2 bis 6 Konzentrationswerten. Micro Motion empfiehlt die gleichen Werte
zu verwenden wie in Schritt 3.
• Für jeden Konzentrationswert die entsprechende Dichte des Prozessmediums bei
Referenztemperatur zu spezifizieren.
Nochmals, Daten für viele Prozessmedien erhalten Sie von veröffentlichten Tabellen. Zum Beispiel,
wenn das Prozessmedium Natriumchlorid in Wasser ist und die spezifizierte Referenztemperatur
25 °C beträgt, enthält die dritte Spalte mit Daten in Tabelle 2-4 die erforderlichen Werte.
Theorie und Hintergrund Anwender definierte KurvenStandard oder kundenspezifische KurvenEinführung
Schritt 5 Kurven Passung
Ist die Dateneingabe komplett, generiert die Auswerteelektronik automatisch die erweiterte
Dichtekurve. Es gibt zwei Messungen bezüglich der Güte einer Dichtekurve:
• Der Ausgang des Kurven Pass-Algorithmus. Die Konzentration wird nur von den
eingegebenen Daten berechnet, wenn die Kurven Passung
Kurven Passung
Schlecht oder Fehlerhaft, müssen Sie den Vorgang mit modifizierten
Gut ist. Sind die Ergebnisse der
Daten wiederholen. Optionen:
- Korrektur ungenau/falsch eingegebener Daten
- Neukonfiguration der Kurve mit weniger Temperatur Isothermen oder
Konzentrationskurven
Sind die Ergebnisse der Kurven Passung
Leer, so ist die Berechnung der Kurven Passung nicht
komplett oder fehlerhaft. Eine weitere Minute warten oder Ihre Daten neu eingeben.
• Der Kurven Passungsfehler. Dieser Wert basiert auf dem mittleren Fehler der Kurvenpassung
und beinhaltet keine Fehlerwerte die für die Definition der Dichtekurve verwendet werden
oder Fehler der Dichte- oder Temperaturmessungen.
Hinweis: Die Bestimmung der Gesamtgenauigkeit der Konzentrationsberechnung ist komplex und
kann schwierig sein. Wird diese Information benötigt, setzen Sie sich mit Micro Motion in Verbindung.
Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb 11
Erweiterte Dichte Theorie und Hintergrund Fortsetzung
Der Fehler der Kurvenpassung wird in der aktuellen Einheit der Konzentration angegeben. Er
kann als Wert wie folgt dargestellt werden:
8.4337E-5
In diesem Beispiel, wenn die Einheit für die Konzentration der Dichtekurve % Feststoff ist, ist
der mittlere Fehler der Kurvenpassung 0,000084337 % Feststoff.
2.5 Erweiterte Dichte Anwendung, Beispiel
Eine Anlage verwendet ätzende Reinigungslösung (NaOH in H
Wassersystem ab. Um die Emissionsvorschriften einzuhalten, darf die gesamte NaOH Konzentration
im Abwasser 5 % nicht überschreiten. Die Vorschrift für die Konzentration ist auf Masse definiert
(eher als auf Volumen).
Ohne erweiterte Dichte Anwendung
Basierend auf Versuche, wird angenommen, dass die Reinigungslösung in einen Entsorgungstank mit
einer Konzentration von 50 % fliesst. Um die Emissionsvorschriften einzuhalten, muss eine Einheit
Reinigungslösung mit 19 Einheiten Wasser verdünnt werden. Periodisch sind Proben zu ziehen und
im Labor zu prüfen, um somit die Einhaltung anzuzeigen.
Dieses Verfahren hat folgende Nachteile:
• Die Konzentration der Reinigungslösung kann von der Orginalprobe abweichen.
• Die Konzentration der Reinigungslösung kann ausserhalb der Toleranzen liegen.
• Laboruntersuchungen sind langsam und kostenintensiv und können ernsthafte Abweichungen
nicht erfassen: Einige Batche können die Vorschriften überschreiten, weil andere Batche mehr
Wasser als erforderlich enthalten, was ein unnötiger Aufwand bedeutet.
• Das Erzeugen eines überflüssigen Batches ist ineffizient.
• Es gibt keine Vorsorgemassnahme für schlechte Batche.
O) und leitet diese in das städtische
2
Mit erweiterte Dichte Anwendung
Ein kontinuierlicher Mischprozess wird implementiert. Ein auslaufseitiges Durchfluss-Messsystem
mit erweiterter Dichte Anwendung ist so konfiguriert, dass es die Konzentration (Masse) misst.
Mittels einer SPS steuert das Durchfluss-Messsystem ein Ventil das den Zufluss von Wasser in den
ständigen Mischer regelt.
Unter Verwendung dieser Technologie:
• Jede Konzentrationsänderung der Reinigungslösung die in den Entsorgungstank fliesst, ist
unmittelbar und automatisch kompensiert.
• Es sind keine Laboruntersuchungen erforderlich.
• Das Batchverfahren ist eliminiert, ebenso die schlechten Batche.
12 Erweiterte Dichte Anwendung Theorie, Konfiguration und Betrieb
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