Contact

Eckhard Schleicher
Senior Scientist, Building Responsible Experimental Hall 771
Experimental Thermal Fluid Dynamics
e.schleicherAthzdr.de
Phone: +49 351 260 3230, +49 351 260 2103
Fax: +49 351 260 13230

Philipp Wiedemann
Experimental Thermal Fluid Dynamics
p.wiedemannAthzdr.de
Phone: +49 351 260 2467

Gittersensoren für den industriellen Einsatz

Der Industriegittersensor stellt eine Weiterentwicklung der bewährten Gittersensormesstechnik hinsichtlich verbesserter Hardware-Komponenten und eines optimierten Designs dar, um den Herausforderungen extremer Betriebs- und Umgebungsbedingungen im industriellen Einsatz gerecht zu werden. Zusätzlich soll die Verarbeitung der aufgezeichneten Daten online erfolgen, wodurch Informationen über die Strömung zum Zwecke einer verbesserten Prozessüberwachung in Echtzeit bereitgestellt werden. Zur Realisierung der internen Datenverarbeitung wird die Elektronik um eine FPGA Einheit erweitert. Diese steuert die Anregungs- und Erfassungsmodule, berechnet die lokalen momentanen Phasenanteile der Strömung auf Basis zuvor gespeicherter Kalibrierdaten und führt Algorithmen zur Datenreduktion aus. Im Gegensatz zur Anwendung für wissenschaftliche Zwecke, bei welcher in der Regel eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung der Phasenanteile nötig ist, wird der Industriegittersensor ausschließlich Informationen über die räumlich gemittelten Phasenanteile sowie das vorliegende Strömungsregime liefern. Diese Parameter sind für industrielle Anwendungen von hohem Interesse. Die Identifikation von Strömungsregimen ist allerdings nicht trivial. Hierfür werden Algorithmen entwickelt und anschließend implementiert, die auf einer unscharfen Clusteranalyse statistischer Kennwerte der Phasenanteile basieren. Die Funktionalität wurde für vertikale Zweiphasenströmungen bereits nachgewiesen. Auch Übergangsbereiche zwischen Regimen können zuverlässig identifiziert werden. Derzeit wird die Methode auf horizontale Strömungsphänomene übertragen. Die Informationsweitergabe vom Gerät an z. B. ein Prozessleitsystem erfolgt über 4-20 mA Signalausgänge.


Neben der Anpassung der Elektronik, wird auch ein neues Sensordesign umgesetzt. Im Fokus stehen hierbei die Widerstandsfähigkeit gegen extreme Prozessbedingungen, welche in verschiedensten Anwendungen vorzufinden sind, sowie eine einfache Montage und Demontage des Messsystems. Der Industriegittersensor wird daher aus einem robusten metallischen Grundkörper bestehen, welcher durch Flanschverbindungen leicht in bestehende Anlagen integriert werden kann. Der eigentliche Sensor wird mittels eines Einschubs in die Strömung eingebracht, wodurch ein schneller und einfacher Ein- bzw. Ausbau realisiert werden kann. Hierdurch können insbesondere Stillstandszeiten reduziert werden, die im Falle von Wartungsmaßnahmen oder beim Einsatz eines anderen Sensors mit abweichender räumlicher Auflösung auftreten.


Danksagung

Das Vorhaben "IndWMS - Entwicklung eines industriellen Gittersensormesssystems" wird derzeit im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojektes mit dem Förderkennzeichen: ZF4292502WM6 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Teile der hier vorgestellten Arbeiten wurden bereits im Rahmen des EXIST-Programms durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und den Europäischen Sozialfonds gefördert. Projektname: "FlowSens - Industrielle Messtechnik zur Erfassung von Prozessgrößen in Mehrphasen-Strömungen", Förderkennzeichen: 03EFT9SN41, Laufzeit: 01.08.2012 bis 31.01.2014.


Kooperationspartner

Die Enwicklung des industriellen Gittersensors erfolgt gemeinsam mit unserem Kooperationspartner Teletronic Rossendorf GmbH.


Ausgewählte Publikationen

  • Kipping, R., Schleicher, E., Brito, R., Hampel, U.
    Developments for the application of the Wire-Mesh Sensor in industries
    International Journal of Multiphase Flow 85(2016) 86-95
  • Schleicher, E., Tschofen, M., Kipping, R., Hampel, U.
    Wire-mesh Sensors: Recent Developments and Applications
    SWINTH-2016, Specialists Workshop on Advanced Instrumentation and Measurement Techniques for Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, 15.-17.06.2016, Livorno, Italia 

Patente

  • Schleicher, E.; Tschofen, M.; Pietruske, H.
    Gittersensor-System zum Charakterisieren einer Fluidströmung
    DE 102015117084, PCT/DE2016/100397
  • Schleicher, E.; Löschau, M.; Van Campen, L.
    Anordnung zur Bestimmung der Phasenverteilung in mehr-phasigen Medien mit mindestens einer hochleitfähigen Phase
    DE102013203437; BR112015020248-9; CA 2,899,997; EP 14708229.1; RU 2015 132 223; US 14/771,070 

Contact

Eckhard Schleicher
Senior Scientist, Building Responsible Experimental Hall 771
Experimental Thermal Fluid Dynamics
e.schleicherAthzdr.de
Phone: +49 351 260 3230, +49 351 260 2103
Fax: +49 351 260 13230

Philipp Wiedemann
Experimental Thermal Fluid Dynamics
p.wiedemannAthzdr.de
Phone: +49 351 260 2467