Wie verbessert man die Performance einer Dosierpumpe?

Diese Woche möchte ich über Pumpen sprechen, insbesondere über Dosierpumpen. Viele unserer Kunden möchten eine Durchflussmessung mit einer Pumpe kombinieren und so genaue Informationen über die Dosierqualität bekommen. Deswegen werden uns häufig dieselben Fragen gestellt.

Warum brauchen wir einen (Coriolis-) Massendurchflussmesser, wenn wir eine Dosier- oder Messpumpe verwenden?

Wir hören sehr häufig, dass Dosier- und Messpumpen als genau betrachtet werden, weil laut Theorie ein bekannter Pumpenkopf ein bekanntes Volumen über einen bestimmten Zeitraum bewegt und so ein bekanntes Fördervolumen liefert. In der Praxis wird sie jedoch nie ein hohes Maß an Genauigkeit erreichen, Abweichungen von 10-15% sind hier normal. Ungenauigkeiten wie diese werden durch viele sich ändernde Prozessbedingungen verursacht, wie z.B:

Temperaturänderung
Druckänderung
Gaseinschlüsse
Verschleiß der eingesetzten Komponenten

Diese Faktoren können jeweils die Ursache für eine Ungenauigkeit des zu erwartenden Verdrängungsvolumens einer Pumpenkopfbewegung sein. Wenn Sie nun alle diese Faktoren multiplizieren, sehen Sie schnell, woher die Abweichungen kommen.

Bild 1: Coriolis Massendurchflussregler in modularem Design

Was können wir tun, um die Genauigkeit zu verbessern?

Option 1: Integrieren Sie einen Durchflussmesser zwischen Pumpe und Prozess

Durch den Einsatz eines Durchflussmessers zwischen der Pumpe und dem Prozess können Sie direkt den Durchfluss überwachen und reagieren, indem Sie die Drehzahl der Pumpe anpassen. In der Regel wird dies über ein analoges Ausgangssignal, z.B. 4....20 mA oder 0….10 Vdc, vom Durchflussmesser an einen separaten PID-Regler gesendet. Dieser vergleicht das reale Durchflusssignal mit dem gewünschten Durchfluss. Anschließend kann die elektronische Steuerung die Drehzahl der Pumpe so einstellen, dass die gewünschte Dosiermenge oder der gewünschte Durchfluss erreicht wird.

Diese Lösung wird die bestehenden Probleme zwar abmildern, kann aber auch zu weiteren Problemen führen:

Langsames Durchflusssignal durch Signalfilterung im PID-Regler
Langsames Ansprechen der Pumpe durch zusätzliches Steuerrelais
Erhöhte Komplexität durch zusätzliche Komponenten
Die Zeit bis zum Erreichen einer stabilen Strömung kann lang sein
Zusatzkosten für Durchflussmesser und PID-Regler

Option 2: Direkte Massendurchflussmessung mit einem Durchflussmesser mit integrierter PID-Regelung

Die zweite Möglichkeit ist die Verwendung eines Massendurchflussmessers mit integrierter PID-Regelung. Damit ist eine direkte Ansteuerung einer Pumpe möglich und die gewünschte Menge kann genau dosiert werden. Der Vorteil ist, dass die Pumpe nicht in ein übergeordnetes Steuersystem eingebunden werden muss. Sie geben einfach den Sollwert an den Durchflussmesser und dieser regelt die Pumpe und gewährleistet eine hochgenaue Förderung oder Dosierung.

Diese Lösung bietet gleich mehrere Vorteile:

Direkte Reglung des Massendurchflusses
Die Massendurchflussdosierung ist unabhängig von Temperatur und Druck, im Gegensatz zur volumetrischen Dosierung, wenn nur eine Pumpe verwendet wird
Genaue und reproduzierbare Fördermenge
Alarmfunktionalität bei zu niedrigem Durchfluss
Vorbeugende Wartung auf der Grundlage der Pumpenlaufzeit
Konsistente Durchflussmessung

Bild 2: Die hochgenaue Dosierung von Farbstoffen in Haushaltschemikalien mittels Pumpenregelung garantiert beste Qualität.

Warum wird ein Coriolis-Massendurchflussmesser eingesetzt?

Der große Vorteil von Coriolis-Massendurchflussmessern wie z.B. den mini-CORI FLOW Geräten von Bronkhorst ist, dass die Messung medienunabhängig ist. Hier erfolgt eine reine Massenmessung, es werden keine weiteren Stoffparameter wie thermische Leitfähigkeit oder Wärmekapazität benötigt. Das Gerät ist damit auch unempfindlich gegenüber wechselnden Parametern wie Druck, Temperatur oder Änderung der fließenden Medien. Damit ist ein Coriolis-Massendurchflussmesser das optimale Instrument für diese Anwendung.

Diese Vorteile können in den unterschiedlichsten Branchen genutzt werden: Überall dort, wo die Flüssigkeit in einen Behälter abgefüllt oder kontinuierlich dosiert wird, kann dieses System eingesetzt werden; z. B. in der Qualitätskontrolle, wo stichpunktartig kleine Probenmengen genommen werden, bei der Zugabe von Farbstoffen in Reinigungsprodukte oder bei der Dosierung von Aromen in Lebensmittel.

Wenn Sie Additive, Performance-Chemikalien oder Mischflüssigkeiten dosieren müssen, dann ist die genaue Regelung des zugesetzten Additivs ein großer Vorteil für das Ergebnis der Anwendung.