deltaflowC Differenzdruck-Massenstrommesser für Gase 1

Historie Seit 1994: Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Staudrucksonden für die Industrie Seit 2006: Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Differenzdruck-Luftmassensensoren für Automotive Heute: Weltmarktführer für Staudrucksonden Zusammenführung von Know-how aus Industrie und Automotive Entwicklung deltaflowC für industrielle Massenstrommessung für Gase systec Controls ist seit 1994 mit der patentierten Staudrucksonde deltaflow auf dem Markt für Durchflussmesstechnik. Die deltaflow kommt u.a. in Kraftwerken, in der Erdgasförderung- und Verarbeitung, in Kläranlagen aber auch in Chemiebetrieben und der Lebensmittelindustrie zum Einsatz und misst hier den Durchfluss von Dampf, Gas und Flüssigkeiten. Seit 2005 entwickelt, produziert und vertreibt systec Controls Luftmassensensoren auf Differenzdruckbasis für Nutzfahrzeugmotoren renommierter Hersteller und wie Mercedes oder Liebherr. Die im Automotivebereich entwickelte kompakte und preiswerte Auswerteelektronik mit integrierter Differenzdruck-, Temperatur- und Druckmessung sowie Microcontrollersteuerung wurde auf die Anforderungen industrieller Anwender hinsichtlich Material, Ausgangssignale und Parametrierung angepasst und steht unter dem Produktnamen deltaflowC jetzt für industrielle Anwender zur Verfügung. 2

Messprinzip Differenzdruck Strömung erzeugt Differenzdruck (dp) dp abhängig von Durchfluss Integrierte Temperatur- und Druckmessung Berechnung aktuelle Mediumsdichte Berechnung des Massenstroms Signalausgabe Das Messprofil der deltaflowC wird in die Rohrleitung eingeführt und besteht aus zwei getrennten Kammern. Jede Kammer ist dabei mit einer Bohrung, der sogenannten Wirkdruckaufnahme, versehen. Trifft nun das strömende Medium auf das Messprofil, wird in der strömungszugewandten Kammer ein höherer Druck (p+) erzeugt als in der strömungsabgewandten (p-) Kammer. Als Resultat herrscht zwischen den beiden Messkammern ein Differenzdruck, der mit einem Differenzdrucktransmitter erfasst wird. Parallel dazu wird über integrierte Druck- und Temperaturfühler kontinuierlich die Mediumstemperatur (T) und der Mediumsdruck (p) gemessen. Der integrierte Microcontroller nutzt diese Parameter zur kontinuierlichen Berechnung der aktuellen Mediumsdichte. Aus den Parametern Differenzdruck, Mediumsdichte und dem fest hinterlegten Rohrleitungsquerschnitt wird schließlich der druck- und temperaturkompensierte Massenstrom berechnet. 3

Ausführungen Kompaktventuri Staudrucksonde Die deltaflowC ist hinsichtlich Design aber auch hinsichtlich Signalausgabe auf Kundenwünsche adaptierbar, wodurch sich deltaflowC gerade auch für OEM‘s und private lable Kunden eignet. Die Auswerteelektronik passt dabei auch auf andere Differenzdruckelemente wie etwa Venturi. Eine Venturi-Variante mit Standard DN-Anschlussmaßen wird im September 2011 verfügbar sein. Darüber hinaus ist eine Variante mit integriertem Display in Vorbereitung. 4

Motivation Multivariable Differenzdruckmessung Thermische Verfahren komplex / schwierig teuer Thermische Verfahren Driftanfällig Wartungsintensiv Bedarf an einfachen und preiswerten Techniken insbesondere aus Branchen: Heizung/Lüftung/Klima Biogas / Faulgas Brenner- und Kompressorensteuerung Motorprüfstände Absauganlagen Agrar (Gewächshäuser) Die klassische Massenstrommessung mit Differenzdruckverfahren wird häufig mit einem Primärelement wie etwa Staudrucksonden, Blenden oder Venturis in Verbindung mit einem multivariablen Differenzdrucktransmitter realisiert. Dieser Differenzdrucktransmitter benötigt ein externes Temperatursignal und berechnet zusammen mit dem Differenz- und dem statischen Druck den Massenstrom. Die Parametrierung ist allerdings wenigen Spezialisten vorbehalten. Eine komplexe Software mit entsprechenden Treibern ist genauso notwendig wie eine Verbindung (z.B. HART-Modem) zwischen PC und Transmitter sowie die Installation von speziellen Gerätetreibern und Schnittstellenkabel. In der Folge dessen sind Änderungen im Feld häufig nicht bzw. nur langwierig realisierbar, was Stillstandszeiten nach sich ziehen kann. 5

Technische Daten Messprinzip: dp, multi-variable Messgrößen: Massenstrom, Druck, Temperatur Genauigkeit: 4% (standard), 2% (kalibriert) Betriebsbedingungen Temperatur (Medium): -80….250°C Druck: 10 bar Messbereich: 1:25 Messdynamik: 4000 Hz (0.25 ms) Schnittstellen 2x Analogausgänge Versorgung: 18-36 VDC (3-wire) Rohrgrößen: ab DN20 Aus dem Automotiv-Pendant truckflow wurde für die deltaflowC auch die hohe Messdynamik von 0.25msec übernommen. Die deltaflowC ist damit um Größenordnungen schneller als herkömmliche industrielle Differenzdrucktransmitter. Gerade bei pulsierenden Strömungen wie Sie etwa bei Kompressoren oder Motorprüfständen zu beobachten sind, lässt diese Messdynamik überhaupt erst eine genaue Messung zu. Die deltaflowC ist in der Genauigkeitsklasse 4% bzw. als kalibrierte Ausführung mit Kalibrierzertifikat in der Klasse 2% verfügbar. Nicht zuletzt wird mit der deltaflowC der Preis für eine Massenstrommessung nach dem Differenzdruckverfahren drastisch reduziert und somit steht diese präzise, robuste und zuverlässige Technik jetzt auch für ein weiteres Anwendungsspektrum z.B. im Bereich der Gebäudetechnik zur Verfügung. 6

Merkmale / Kundennutzen Einfach Einbau (Standard-Schneidringstutzen) Kompakt Parametrierung: Kein Terminal / Laptopverbindung notwendig Einfache Auslegung mit Software Der deltaflowC-Messumformer beinhaltet einen vollwertigen multivariablen Differenzdrucktransmitter und hat zudem auch die Temperaturmessung integriert. Durch das moderne Bedienkonzept ist für die Auslegung nur ein absolutes Minimum an Software notwendig. Vor-Ort wird die Parametrierung dann nur noch über DIP-Schalter eingestellt, ohne die Notwendigkeit einer PC-Verbindung. So können Änderungen wie Messbereichsumschaltung, Ausgangsbelegung oder Dämpfung einfach und schnell vor-Ort durchgeführt werden. Komplizierte Schnittstellen und problematische Treiber entfallen. Der Einbau der deltaflowC erfolgt über einen kleinen Schneidringstutzen. Das Messprofil hat eine maximale Eintauchtiefe von 100mm und wird entweder, bei kleinen Rohrleitungen ab DN20, über den gesamten Rohrleitungsdurchmesser bzw., ab einer Rohrleitungsgröße von ca. DN100 bis zum Anschlag des Profils an den Schneidringstutzen eingeführt. Durch dieses Konzept werden Einbaufehler nahezu ausgeschlossen. 7

Merkmale / Kundennutzen Genauigkeit Hohe Messdynamik 0.25msec vs. Standard-Transmitter: 150-200ms Dadurch hohe Genauigkeit auch bei pulsierenden Medien Messgenauigkeit: 2% Preis Massenstrommessung mit Differenzdruckverfahren: typisch 5000€ deltaflowC: 850€ Aus dem Automotiv-Pendant truckflow wurde für die deltaflowC auch die hohe Messdynamik von 0.25msec übernommen. Die deltaflowC ist damit um Größenordnungen schneller als herkömmliche industrielle Differenzdrucktransmitter. Gerade bei pulsierenden Strömungen wie Sie etwa bei Kompressoren oder Motorprüfständen zu beobachten sind, lässt diese Messdynamik überhaupt erst eine genaue Messung zu. Die deltaflowC ist in der Genauigkeitsklasse 4% bzw. als kalibrierte Ausführung mit Kalibrierzertifikat in der Klasse 2% verfügbar. Nicht zuletzt wird mit der deltaflowC der Preis für eine Massenstrommessung nach dem Differenzdruckverfahren drastisch reduziert und somit steht diese präzise, robuste und zuverlässige Technik jetzt auch für ein weiteres Anwendungsspektrum z.B. im Bereich der Gebäudetechnik zur Verfügung. 8

Merkmale / Kundennutzen Robustheit Häufig eingesetzte Technik: Thermische Massenstrommesser: Anfällig für Schmutz- und Kondensatbelägen (Rostabrieb, Ölfilm, Feuchtigkeit) Korrosionsbeständig: Schadgastest nach IEC 60068-20-4 (SO2, NO2, H2S, CO2) Großer Temperaturgang: (Ta = -40…120°C / Tb = -40…250°C) Logistik „One size fits all“-Technologie Lagerfähig bzw. Verfügbarkeit ab Lager Signalausgabe 2 Analogausgänge für Massenstrom bzw. Temperatur- / Druck Neben Differenzdruckmessungen finden sich im Gasbereich häufig auch thermische Massenstrommesser, die sich einerseits durch einen relativ großen Messbereich auszeichnen, andererseits sehr häufig auch in für diese Technik nur bedingt geeigneten Applikationen eingesetzt werden. Gerade bei Anwendungen wie Bio- und Faulgas, aber auch bei Druckluftanwendungen oder bei Motorprüfständen bilden sich Kondensat- und Schmutzbeläge, die die Messgenauigkeit von thermischen Geräten wegen veränderter Wärmeübergänge zum Teil drastisch verschlechtern und eine intolerierbare Messwertdrift verursachen. Bei feuchten und schmutzigen Gasen kann diese Abweichung nach wenigen Wochen schon 20% und mehr betragen. Die deltaflowC ist im Gegensatz dazu unempfindlich gegenüber Schmutz und Kondensatbelägen und arbeitet auch bei typischen Einflüssen wie Rostabrieb, Ölablagerung und Feuchtigkeit driftfrei und ohne Genauigkeitsverlust. Ein großer Vorteil für Anwender, gerade bei den häufig abrechnungsrelevanten Messungen. Durch den großen Temperaturgang von -40…250°C deckt deltaflowC zudem eine sehr große Bandbreite an Applikationen ab. Die deltaflowC deckt mit nur einer Einbaulänge alle Rohrgrößen ab DN20 ab. Durch diese „one size fits all“ Technologie ist die deltaflowC ab Lager verfügar bzw. für OEM und private-lable Kunden lagerfähig mit entsprechend kurzer Reaktionszeit. Die deltaflowC bietet zwei Analogausgänge, 1x 0…10V und 1x 4…20mA. Für den Anwender bedeutet das, dass er neben dem Massenstrom auch noch Temperatur oder den statischen Druck als Ausgangssignal zur Verfügung hat und der Einbau und die Verkabelung eines separaten Transmitters entfällt. 9