Eingriffsfrei Prozesswissen erlangen – ob Durchfluss, Wärmemenge, Füllstand oder Konzentration

Die genaue Kenntnis über den Zustand verfahrenstechnischer Prozesse ist heutzutage wichtiger denn je, um sich am Markt mit qualitativ hochwertigen Produkten zu behaupten, sei es in der chemischen Industrie, in der Lebensmittelbranche oder in der Wasser- und Abwassertechnik.

Dabei korreliert der Schwierigkeitsgrad für die Informationsgewinnung mit der Komplexität des Prozesses, den Prozessbedingungen (wie Temperatur, Druck, Medieneigenschaften …), den Umgebungs- und Einsatzbedingungen (erforderlicher Schutzgrad, Ex-Gefährdung, Sicher­heits­relevanz …) sowie den Anforderungen an die zu gewährleistende Messunsicherheit, Stabilität und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse.

Von moderner Prozessmesstechnik wird jedoch mehr erwartet: Sie soll leicht zu installieren und einfach zu bedienen sein sowie lange und wartungsfrei das tun, was man von ihr erwartet, funktionieren, ohne auf den Prozess rückzuwirken. Doch die Wünsche reichen weiter: Zeichnen sich Unzulänglichkeiten der Gerätetechnik ab, so soll das System dies selbst diagnostizieren und Alarm schlagen. Ist eine Anpassung an veränderte Produktionsbedingungen notwendig, soll dies selbsttätig durch Neuparametrierung erfolgen. Und an die aktuellen Messwerte möchte man im Bedarfsfall auch vom anderen Ende der Welt gelangen können.

Welches Potenzial für die eingriffsfreie Aufklärung von inneren Strukturen und Prozessen akustische Wellen besitzen, illustriert die Ultraschalldiagnostik eindrucksvoll. Ein Bild vom Ungeborenen lässt heutzutage beim Betrachten vergessen, dass dies keine reale optische Aufnahme, sondern die aufwändige Rekonstruktion von Messdaten eines Phased-Array-Sensors ist. Gilt es, den ungestörten Blutfluss in der Halsschlagader zu diagnostizieren, so sollte dies nichtinvasiv („eingriffsfrei“) erfolgen, was mit Ultraschall-Doppler-Geräten heute problemlos möglich ist.

Die Prozesstechnik hinkt der Medizintechnik hier noch Jahrzehnte hinterher, was vor allem in der sehr aufwändigen und teuren Technik einerseits und den Absatz- und Gewinnerwartungen andererseits begründet liegt. Dennoch kann es sich lohnen, in derartige Entwicklungen zu investieren, was Katronic in Kooperation mit dem ifak Magdeburg in einem Wissens- und Technologietransfer-Projekt in Angriff nimmt.

Können die derzeitigen KATflow-Geräte den Durchfluss flüssiger Medien eingriffsfrei erfassen, indem die Ultraschallwandler „einfach nur“ um das Rohr geschnallt werden, soll dies in absehbarer Zeit auch für gasförmige Medien möglich sein, was technisch weit anspruchsvoller ist. Schon bald wird neben der Erfassung von Durchflussmengen aber auch die Bestimmung von Füllständen in Behältern mit den gleichen Geräten realisierbar sein. Selbst Medieneigenschaften können überwacht werden, solange Schallgeschwindigkeit und akustische Impedanz Änderungen unterliegen. Dabei funktioniert die Ultraschall-Clamp-on-Technik umso besser, je akustisch transparenter die Wandungen von Rohrleitungen oder Behältern sind. Dieses Kriterium ist beispielsweise für Metalle, Gläser und Keramiken sehr gut, für Kunststoffe unterschiedlich gut, für geschäumte Medien schlecht erfüllt.

Da die Messtechnik vergleichsweise einfach installiert und deinstalliert werden kann, eignet sie sich für temporäre wie dauerhafte Messungen gleichermaßen. Probieren Sie es! Wir unterstützen Sie gern dabei!

Jörg Auge, ifak e.V. Magdeburg und Karsten Frahn, Katronic AG & Co. KG