Auf einen Blick
Überwachung von Partikeln in Emissionen und Raumluft
Nachhaltiger Umweltschutz erfordert die Erfassung und genaue Messung von Staub- und Partikelemissionen. Denn Staubpartikel, insbesondere aus industriellen Anlagen, wirken sich erheblich auf Mensch und Natur aus. Auch die Überwachung von Partikeln in Raumluft wird immer wichtiger. Mit dem umfassenden Produktportfolio für kleine bis große Messbereiche und Gaskanaldurchmesser bietet SICK selbst für schwierige Messaufgaben, wie Staubmessung in nassen Gasen, passende Lösungen. Natürlich sind auch eignungsgeprüfte Geräte und solche mit automatischer Prüfung von Null- und Referenzpunkt verfügbar. Bei einigen Geräten komplettieren optional wählbare Features wie Verschmutzungskontrolle oder automatische Selbstausrichtung die hervorragenden Eigenschaften der Staubmessgeräte von SICK.
Messung von Stäuben
Für eine zuverlässige und genaue Messung von Staub- und Partikelkonzentrationen sind zahlreiche Randbedingungen zu berücksichtigen, z. B. eine geeignete Messstelle. Das ist wichtig, um repräsentative Ergebnisse zu erhalten. Auch Gasgeschwindigkeiten und Strömungsverhältnisse sind zu beachten. Bei der Wahl des geeigneten Messprinzips spielen die Eigenschaften der Partikel, ihre Konzentration sowie die Gasfeuchte eine wichtige Rolle. Und schließlich sind die Prozess- und Umgebungsbedingungen zu beachten: Ist das Messmedium korrosiv? Bei welchen Temperaturen erfolgt die Messung? Welche Partikel herrschen im Prozess vor? Diese und weitere Kriterien erfordern langjährige Erfahrung bei der Auswahl der richtigen Messtechnik.
Je nach den Randbedingungen eignet sich Streulicht- oder Transmissionsmessung besser zur Erfassung von Staubkonzentrationen. Beim Transmissionsmessprinzip erfolgt die Messung anhand der Schwächung eines Lichtstrahls durch die Lichtabsorption der Partikel (1). Beim Streulichtmessprinzip stehen zwei Möglichkeiten zur Wahl: Bei der Rückwärtsstreuung wird das von den Partikeln reflektierte Licht (2) gemessen. Bei der Vorwärtsstreuung dient die durch Brechung (3) oder Beugung (4) in der Vorwärtsrichtung (5) des eingestrahlten Lichts gestreute Strahlung als Messgröße. SICK bietet mit seinen Staubmessgeräten alle diese Messprinzipien an, um die je nach Messaufgabe unterschiedlichen Anforderungen optimal erfüllen zu können.
SICK hat die richtige Lösung für Ihre Staubmessung
Streulichtmessung
Die richtige Wahl bei kleinen Staubkonzentrationen – Streulichtmesstechnik von SICK
Ein Sender strahlt Licht in den Messkanal aus, das von den Partikeln im Gasgemisch gestreut und von einem empfindlichen Empfänger erfasst wird. Der Bereich, in dem sich der Sendestrahl und der Sichtbereich des Empfängers überschneiden, definiert das Messvolumen im Gaskanal. Die gemessene Streulichtintensität ist proportional zur Staubkonzentration und unabhängig von der Messstrecke. Die Streulichtintensität hängt aber nicht nur von Anzahl und Größe der Partikel ab, sondern auch von ihren optischen Eigenschaften. Für eine exakte Messung der Staubkonzentration ist das Messsystem daher zu kalibrieren.
Beim Messprinzip der Rückwärtsstreuung wird Licht in den Messkanal eingestrahlt und die von Partikeln reflektierte Strahlung gemessen. Es eignet sich für größere Gaskanäle und liefert auch bei inhomogenen Staubverteilungen repräsentative Messergebnisse. Eine Hintergrundausblendung eliminiert störendes Streulicht aus anderen Quellen.
Bei der Vorwärtsstreuung misst das Staubmessgerät die Lichtstreuung an den Partikeln in der Ausbreitungsrichtung des Messlichtstrahls. Die Messung erfolgt im Spalt einer Messlanze im Gaskanal. Durch das kleinere Messvolumen ist dieses Messprinzip auch für Gaskanaldurchmesser unter 0,5 m geeignet.
Beide Verfahren eignen sich für niedrige bis sehr niedrige Staubkonzentrationen. Weiterer Vorteil: Die Geräte müssen nur auf einer Seite des Gaskanals montiert werden.
Transmissionsmessung
Zuverlässige Messung bei hohen Staubkonzentrationen und inhomogenen Medien – Transmissionsmesstechnik von SICK
Transmissionsmesstechnik erfasst die Lichtschwächung durch Staubpartikel. Transmissions-Staubmessgeräte eignen sich für mittlere bis hohe Staubkonzentrationen und große Gaskanaldurchmesser. Einsatzgebiete sind die Emissions- und Prozessüberwachung sowie die Raumluftüberwachung. Die Messgeräte messen über den gesamten Gaskanaldurchmesser, sodass sich Inhomogenitäten in der Partikelverteilung teilweise kompensieren. Daraus resultiert ein sehr repräsentatives Messergebnis. Die Geräte ragen nicht in den Gaskanal und haben so keinen direkten Kontakt zu aggressiven Prozessgasen. Eine optionale Verschmutzungskorrektur kompensiert das allmähliche Verschmutzen der optischen Grenzflächen. Die Messergebnisse lassen sich als Staubkonzentration oder in Transmission, Extinktion und Opazität ausgeben.
Die Transmissionsmessung durchstrahlt das Gemisch aus Gas und Partikeln mit Licht, dessen Intensität durch die Partikel geschwächt wird. Je mehr Partikel sich im Lichtstrahl befinden, desto stärker ist die Lichtschwächung. Das Messgerät vergleicht die Intensität des empfangenen geschwächten Lichts mit der des ausgesandten ungeschwächten Lichts. Daraus berechnet das Gerät die Transmission sowie die Extinktion. Die Extinktion ist proportional zur Staubkonzentration. Bei den Transmissions-Messgeräten von SICK wird das Licht des Senders von einem ihm gegenüberliegenden Reflektor auf einen hochempfindlichen Empfänger zurückgeworfen. Dadurch verdoppelt sich die Messstrecke und die Empfindlichkeit des Messgeräts.
Im Vergleich zur Streulichtmessung haben die Partikeleigenschaften einen kleineren Einfluss auf die Transmissionsmessung. Einen bedeutenden Einfluss hat allerdings die Partikelgröße. Deshalb erfordert diese Messung eine Kalibrierung, um exakte Ergebnisse liefern zu können. Die bei der Transmissionsmessung von SICK genutzte Cross-Duct-Lösung kompensiert Probleme durch inhomogene Partikelverteilungen im Gaskanal, da der Messstrahl quer durch den gesamten Gaskanal läuft. SICK greift hier bei der Auslegung seiner Messgeräte auf sein großes Applikationswissen und langjährige Erfahrung zurück.
SICK bietet Messtechnik für alle gängigen Gaskanaldurchmesser: von kleinen Gaskanälen mit 0,5 m Durchmesser bis hin zu großen Gaskanälen mit 50 m Durchmesser. Gerade bei großen Gaskanälen führen seitlicher Winddruck oder Temperaturunterschiede leicht zu einer Verformung des Gaskanals. Um dadurch verursachte Verschwenkungen der optischen Geräteachse zu verhindern, überwacht die optionale Gerätefunktion „Automatische Selbstausrichtung“ die Orientierung zwischen den optischen Baugruppen und korrigiert ein Auswandern des Messstrahls. Für die unterschiedlichsten Gaskanalmaterialien und Wandstärken stehen passende Montageflansche als Zubehör zur Verfügung.
Staubmessgeräte von SICK
Ideale Lösungen für Ihre Messaufgabe
Für die erfolgreiche Realisierung einer Messaufgabe ist neben der Auswahl der besten verfügbaren Messtechnik eine ganze Reihe an Einflüssen und Anforderungen zu berücksichtigen. Je genauer und detaillierter die Anforderungen bekannt und definiert sind, desto sicherer und kostengünstiger ist die Messaufgabe zu realisieren. Dies gilt für die gesamte Betriebsdauer und nicht nur für die Anschaffung der Messtechnik. SICK spielt gerade hier seine Stärken aus: mit seinem umfassenden Produktportfolio, bewährten Messtechniken und jahrzehntelanger Erfahrung durch viele Tausend Installationen.
Staub in der Luft ist ein Schadstoff. Daher müssen Betreiber Staub emittierender Anlagen Staubemissionen reduzieren – für eine saubere Zukunft. Die Überwachung der Staubemissionen solcher Anlagen ist in vielen Ländern gesetzlich geregelt und erfordert entsprechend zugelassene Messtechnik. SICK liefert daher eignungsgeprüfte Staubmessgeräte, die den gängigen Normen und Vorschriften entsprechen: z. B. EN 15267, EN 15859, MCERTS sowie Normen der amerikanischen US EPA und der russischen GOST.
Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind eignungsgeprüfte Ex-Ausführungen nach 2014/34/EU (ATEX) verfügbar.