Dichtesensor Nanomass für Gase

Kooperation von Endress+Hauser Flowtec AG und TrueDyne Sensors AG

Das Gerät für die kontinuierliche Gasdichtemessung direkt im Prozess – Der Nanomass Gasdichtesensor ist das erste Gerät zur präzisen Messung der Dichte von Gasen, basierend auf der revolutionären MEMS-Coriolis-Technologie. Hier treffen langjähriges Coriolis Know-How von Endress+Hauser Flowtec  AG und innovative Mikrotechnolgie von TrueDyne Sensors AG aufeinander. Erstmalig lassen sich zu wirtschaftlich attraktiven Bedingungen Kenngrössen direkt im laufenden Prozess kontinuierlich überwachen wie Gasdichte oder Gasqualität. Der Nanomass Gasdichtesensor kann problemlos in jede bestehende Prozessinfrastruktur eingebunden werden.

So funktioniert die Dichtemessung
Das Herzstück des Nanomass Gas Density Messsystems ist ein MEMS-Chip mit einem Mikrokanal, der permanent in Resonanzschwingung versetzt wird. Die Eigenfrequenz dieser Schwingung hängt direkt von der Masse bzw. der Dichte des durchfliessenden Fluids ab (z.B. Gas). Je grösser die Dichte des Fluids ist – und damit auch dessen Trägheit –, desto kleiner ist auch die Eigenfrequenz des schwingenden Mikrokanals. Die Schwingungsfrequenz ist somit ein direktes Mass für die Fluiddichte.

Betriebsanleitung (BA)

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Anwendungen

Überwachung von Gasgemischen

In vielen Industrien werden täglich riesige Mengen an Gasen und Gasgemischen nicht nur produziert, sondern für unterschiedlichste Produktionsprozesse eingesetzt. Dabei spielt das exakte Erfassen der Gasqualität eine immer wichtigere Rolle bei der Prozessüberwachung – insbesondere die Messung der Gasdichte. Nanomass Gas Density ist ein hochgenaues, mit innovativer MEMS Technologie arbeitendes Messgerät, das gleichzeitig Gasdichte, Druck und Temperatur des Mediums erfasst – rund um die Uhr. Dies eröffnet einzigartige Perspektiven für eine sichere und effiziente Prozessführung:

  • Effizientes Überwachen von Mischprozessen – zum Beispiel bei der Herstellung von Zweikomponentengasen für Schweissanlagen oder andere Fabrikationsprozesse mithilfe des integrierten Konzentrationspaketes (optional)
  • Exaktes Regeln von Beimischungen – zum Beispiel von Luft zu Brenngas, um den Verbrennungsprozess zu optimieren

1. Schweissgas. 2. Gasmischer, der die eingesetzten Gase für das Schweissen mischt. 3. Der Dichtesensor Nanomass von TrueDyne / Endress+Hauser Flowtec misst die Dichte und den Druck des Gasgemisches direkt im Prozess. Weicht diese vom Soll-Wert ab, kann der Prozess sofort unterbrochen werden. 4. Dank der laufenden Qualitätskontrolle des eingesetzten Gases schweissen Sie ohne Ausschuss.

Methan Applikation

Text

Beschrieb

Spezifikationen

Allgemein

Messgrössen:

  • Dichte
  • Temperatur (bei Dichtemessung)
  • Druck (bei Dichtemessung)

Abgeleitete Messgrössen (kundenspezifische Konfiguration):

  • Normdichte nach idealem Gasgesetz
  • Mittlere Molmasse nach idealem Gasgesetz
  • Konzentration nach frei parametrierbarem Modell bei binären Gasgemischen (optional)

Zulässige Messstoffe:

Zulässige Messstoffe sind die unten aufgeführten Gase mit den folgenden Eigenschaften:

  • Nicht korrosiv
  • Absolute Feuchtigkeit < 10 g/m3 (Taupunkt < 11 °C)
  • Relative Feuchtigkeit (nicht kondensierend) < 80 %
  • Heliumkonzentration < 50 ppm (reines Helium ist nicht zulässig)

Zulässige Gase oder deren Gemische:

  • Stickstoff (N2)
  • Sauerstoff (O2)
  • Luft
  • Kohlenstoffdioxid (CO2)
  • Neon (Ne)
  •  Argon (Ar)
  • Krypton (Kr)
  • Xenon (Xe)
  • Wasserstoff (H2)
  • Methan (CH4)
  • Erdgas (maximal zulässige Konzentration von Helium: 50 ppm)
  • Ethin (Acetylen) (C2H2)
  • Ethylen (C2H4)
  • Ethan (C2H6)
  • Propen (C3H6)
  • Propan (C3H8)
  • Butan (C4H10)
  • LPG (gasförmig zugeführt)

Weitere Medien können ggf. nach Einzelabklärung verwendet werden.

Messperformance

Messgenauigkeit:

Grundgenauigkeit unter Referenzbedingungen

Dichte (Gase): ±0,1 kg/m3 (±0,0001 g/cm3)

Bei Felddichtekalibrierung: ±0,05 kg/m3 (±0,00005 g/cm3) (gültig nach einer Felddichtekalibrierung unter Prozessbedingungen)

Hinweis: Bei Erhöhung des Systemdrucks nimmt die relative Dichtemessgenauigkeit zu.

Temperatur (bei Dichtemessung): ±0,5 °C

Druck (bei Dichtemessung): ±0,05 bar

Genauigkeit der Ausgänge:

v.M. = vom Messbereich des Stromausgangs
Bei analogen Ausgängen ist die Ausgangsgenauigkeit für die Messabweichung zu beachten.

Stromausgang: Max. ±0,1 % v.M. oder ±15 μA

Wiederholbarkeit:

Grund-Wiederholbarkeit unter Referenzbedingungen

Dichte (Gase): ±0,05 kg/m3 (±0,00005 g/cm3)

Temperatur: ±0,25 °C

Druck: ±0,02 bar

Reaktionszeit:

500 ms

Temperaturbedingungen

Zulässige Mediumstemperatur:

-20…+60 °C

Zulässige Umgebungstemperatur:

-20…+60 °C

Bei Betrieb über die USB-Schnittstelle: Die Einsatztemperatur ist auf 0…60 °C eingeschränkt.

Zulässige Lagerungstemperatur:

–20…+60 °C, vorzugsweise bei +20 °C

 

Anzeige/Betrieb

Zulässiger Dichtemessbereich:

0…30 kg/m3 

Zulässiger Druckbereich:

0…20 bar (absolut)
Berstdruck 80 bar (absolut)

Empfohlener max. Durchfluss für volle Messgenauigkeit:

1 l/min 

Filter:

Um eine Verstopfung des Mikrokanals zu vermeiden, wird die Installation eines Filters vor dem Messgerät empfohlen.

  • Empfohlene Filterporengröße: ≤15 μm
  • Im Lieferumfang enthaltener Filter: ¹⁄₄“-Swagelok Leitungsfilter SS-4F-15

Vibrationen:

Vibrationen (<20 kHz) haben aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz des Mikrokanals keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Ein- und Auslaufstrecken:

Ein- und Auslaufstrecken haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Umgebungsbedingungen

Klimaklasse:

DIN EN 60068-2-38 (Prüfung Z/AD)

Elektromagnetische Verträglichkeit:

Nach IEC/EN 61326
Erfüllt Emissionsgrenzwert für Industrie nach EN 550011 (Klasse A)

Stossfestigkeit:

Gemäß IEC/EN 60068-2-31

Material

Gehäuse:

Aluminium, pulverlackbeschichtet
Fensterwerkstoff: Polycarbonat

Medienberührend:

Rostfreier Stahl:

  • 1.4404 (316L)
  • 1.4542 (17-4 PH)

Silizium
BOROFLOAT® 33 Glas
Epoxidharz
Keramik (AI2O3)
Viton
PTFE

Anschlüsse:

4-20 mA-Anschluss:

  • Buchse: Zinkdruckguss, vernickelt
  • Kontaktträger: Polyamid
  • Kontakte: Messing, vergoldet

RS232-Schnittstelle:

  • Buchse: Zinkdruckguss, vernickelt
  • Kontaktträger: Polyamid
  • Kontakte: Messing, vergoldet

USB-Schnittstelle:

  • Buchse: Polyester
  • Kontaktträger: Polyester
  • Kontakte: Kupferlegierung, vergoldet
  • Schutzkappe: Polyester

Netzanschluss:

  • Buchse: Messing, vernickelt
  • Kontaktträger: Polyamid
  • Kontakte: Messing, vergoldet

Drucksensor-Anschluss:

  • Buchse: Messing, vernickelt
  • Kontaktträger: Polyamid
  • Kontakte: Messing, vergoldet
Dimensionen / Bauform

1908_Bauform_Dimensionen_Nanomass_TrueDyne_Endress

 

Abmessungen:

103 mm x 157.5 mm x 62.5 mm

Gewicht:

Ca. 1,5 kg

Abmessungen Messkanal MEMS-Chip:

160 x 200 μm (500 nl)

Gehäuseschutz:

IP65/67

Fluidische Schnittstellen

Fluidische Schnittstellen:

¹⁄₄“-Swagelok Rohrverschraubung

Elektrische Schnittstelle

Energieversorgungskabel:

Aussendurchmesser: 3,5…5 mm
Aderanzahl: Min. 2
Leitungswiderstand: 77,8 Ω/km bei 20 °C
Abschirmung: Einfach geschirmt

Signalkabel:

Abschirmung: Abgeschirmtes Kabel empfohlen. Erdungskonzept der Anlage beachten.

USB-Kabel (Option):

Kabeltyp: Mini-USB, Typ B, Buccaneer; Standard-USB, Typ-A
Kabellänge: Max. 5 m

RS232-Kabel (Option):

Kabeltyp: M12, 4-polig; D-Sub, 9-polig
Kabellänge: Max. 5 m
Übertragungsgeschwindigkeit: 57600 Bd

Kabelanschluss:

Netzanschluss: M9, 2-polig (Stecker)
4-20 mA: M12, 4-polig (Stecker)
USB-Schnittstelle (Option): Mini-USB, Typ B (Buchse)
RS232-Schnittstelle (Option): M12, 4-polig (Buchse)

Versorgungsspannung:

Netzanschluss: DC 8…30 V, das Netzteil muss sicherheitstechnisch geprüft sein (z.B. PELV, SELV)
USB-Schnittstelle (Option): DC 5 V

Maximale Leistungsaufnahme:

400 mW

Zertifikate / Zulassungen

CE-Zeichen:

Das Messsystem erfüllt die gesetzlichen Anforderungen der EG-Richtlinien.
Endress+Hauser bestätigt die erfolgreiche Prüfung des Gerätes mit der Anbringung des CE-Zeichens.

C-Tick Zeichen:

Das Messsystem stimmt mit den EMV-Anforderungen der Behörde „Australian Communications and Media Authority (ACMA)“ überein.

CRN-Zulassung:

Für das Messsystem kann optional eine CRN-Zulassung (Canadian Registration Number) bestellt werden.

Ex-Zulassung:

Auskunft über die aktuell lieferbaren Ex-Ausführungen (ATEX, FM, CSA, IECEx, NEPSI usw.) erhalten Sie auf Anfrage von Ihrem TrueDyne Sensors AG Vertriebskontakt.

Alle für den Explosionsschutz relevanten Daten finden Sie in separaten Dokumentationen, die Sie bei Bedarf herunterladen können.

Elektromagnetische Verträglichkeit:

Nach IEC/EN 61326
Erfüllt Emissionsgrenzwert für Industrie nach EN 550011 (Klasse A)

Externe Normen und Richtlinien:

EN 60529
IEC/EN 60068-2-6
IEC/EN 60068-2-31
EN 61010-1
IEC/EN 61326
NAMUR NE 43

Produktaufbau

1908_Produktaufbau_Nanomass_TrueDyne_Endress+Hauser Flowtec