DE4301113A1 - Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten Gemisches - Google Patents
Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten GemischesInfo
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Description
Das Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von
Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern der
genannten Gemische ist insbesondere zur Anwendung in der Papierindustrie bestimmt,
kann aber auch vorteilhaft in anderen Branchen angewendet werden, in denen die
Ermittlung von Zusammensetzungen und von Stoffparametern von Feststoff-Flüssigkeits-
Gemischen notwendig ist.
Bisher wurden zur on-line-Erfassung von Feststoffgehalten, beispielsweise bei der
Flockungsmitteldosierung, Ultraschall- oder Trübemeßsonden eingesetzt. Solche
Lösungen werden z. B. in der DE-OS 29 13 058 oder der DE-OS 30 09 835
beschrieben. Derartige Systeme besitzen zwar den Vorteil einer recht guten
Meßdynamik, sind jedoch bei Schwankungen der Stoffeigenschaften der zu erfassenden
Feststoffanteile sehr anfällig für hohe Meßunsicherheiten. Dadurch liefern sie unter
bestimmten Umständen so ungenaue Meßwerte, daß diese für eine
Weiterverarbeitung nicht mehr verwendbar sind.
Im Laborbetrieb werden zur Ermittlung von Feststoffanteilen in Feststoff-Flüssigkeits-
Gemischen Verfahrensweisen angewendet, die auf der Filtrierung von Proben der
Feststoff-Flüssigkeits-Gemische mit anschließender Trocknung und Auswägung der Filter
beruhen. Solche Verfahrensweisen werden z. B. in in den DE-OS 39 02 706 und
40 09 112 beschrieben. Hier kommen teilweise schon halbautomatisierte Trocknungswaagen
zum Einsatz, die außerordentlich genaue Meßwerte für den Feststoffanteil von Feststoff-
Flüssigkeits-Gemischen liefern und deren Meßwerte auch durch schwankende
Stoffeigenschaften der Feststoffe wie Farbe, Faserlänge, Partikelgröße, Ascheanteil u. a.
nicht verfälscht werden. Bedingt durch das Verfahrensprinzip ist jedoch die Meßdynamik
dieser Lösungen unbefriedigend, so daß sie für die on-line-Erfassung der Feststoffanteile
nicht eingesetzt werden können.
Ziel der Erfindung ist es daher; ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine deutliche
Verbesserung der Meßdynamik bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit der Meßwerte zu
erreichen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren zu entwickeln, das in geringen
Abständen sehr genaue Meßwerte für das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis liefert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur
Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von Feststoff-
Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten
Gemisches, unter Verwendung einer Trocknungswaage, folgende Verfahrensschritte zur
Anwendung kommen:
- 1. wird zum Zeitpunkt der Probenentnahme für die Trocknungswaage der aktuelle Meßwert eines kontinuierlich das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis erfassenden Sensors, wie z. B. einer Trübemeßsonde, zwischengespeichert,
- 2. werden beim Trocknungswägen neben dem Meßwert für den Feststoffanteil die Entwässerungszeit des Filters und die Trocknungszeit des Filters mit Probe erfaßt und zur Ermittlung von beispielsweise Aschegehalt und anderer Eigenschaften der Feststoffanteile zwischengespeichert,
- 3. wird der aus der Differenz des genannten zwischengespeicherten Wertes des genannten Sensors und des nach dem Meßvorgang der Trocknungswaage vorliegenden Meßwertes für den Feststoffanteil ein Korrekturfaktor ermittelt und
- 4. wird der nach 3. ermittelte Korrekturfaktor bis zur Ermittlung des Feststoffgehaltes der nächsten Probe durch die Trocknungswaage innerhalb eines Wiederholungsintervalls zur Korrektur des jeweils aktuellen Meßwertes des genannten Sensors in diesen Meßwert eingerechnet, wobei das Wiederholungsintervall kleiner als 1/100 des zeitlichen Abstandes der Messungen der automatischen Trocknungswaage ist.
Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens ist beispielsweise mit einem zeitlichen
Abstand der Messungen der Trocknungswaage von etwa 10-20 Minuten und einem
Wiederholungsintervall zur Korrektur von etwa einer Sekunde möglich.
Die in der Trocknungswaage zur Messung des Feststoffgehaltes des Feststoff-Flüssigkeits-
Gemisches und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten Gemisches
notwendigerweise durchzuführenden Meßverfahrensschritte, wie Probennahme,
Filterwechsel, Trocknung, Wägung u. a., werden erfindungsgemäß automatisch gesteuert,
wobei die automatische Steuerung durch den Rechner der bereits genannten
Meßwertverarbeitungseinrichtung erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Verfahrensschritte werden auf
überraschende Weise die vorteilhaften Eigenschaften zweier grundsätzlich
verschiedener Meßverfahren verknüpft, ohne daß die ihnen innewohnenden Nachteile
zur Wirkung kommen können.
Die Verbindung der konventionellen on-line-Sondenmessung mit ihrer hohen Dynamik
und der mit hoher Genauigkeit behafteten Trocknungswägung führt zu einer bei guter
Dynamik bisher nicht erreichbaren Genauigkeit bei der on-line-Messung des
Feststoffgehaltes von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen.
Mit der im 2. Verfahrensschritt beanspruchten Erfassung der Entwässerungs- und
Trocknungszeiten ist es auf ebenfalls völlig überraschende Weise möglich, den
Ascheanteil und weitere Eigenschaften von Feststoffanteilen zu ermitteln.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der möglichen
gegenseitigen Funktionskontrolle der an der Realisierung des Verfahrens beteiligten
meßwerterfassenden Baugruppen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung eine Anordnung zur Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des
Feststoffgehaltes von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von
Stoffparametern des genannten Gemisches, die den im folgenden beschriebenen
Aufbau besitzt:
Ein bezüglich seines Feststoffgehaltes zu kontrollierendes Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
FFG befindet sich in einer Rohrleitung RL, in der der Meßkopf einer Trübemeßsonde
TMS angebracht ist und aus der mit einer Probenahmeeinrichtung PN in der Nähe der
Trübemeßsonde TMS Proben des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches FFG entnommen und
einer automatisch arbeitenden Trocknungswaage ATW zugeführt werden.
In der aus bekannten Baugruppen bestehenden Trocknungswaage ATW wird auf
bekannte Weise ein Meßwert MWF für den Feststoffanteil der Probe und damit für den
zum Meßzeitpunkt aktuellen Feststoffgehalt des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches FFG
ermittelt. Zusätzlich zum Meßwert MWF für den Feststoffanteil werden in der
Trocknungswaage ATW ein Meßwert MWE für die Filterentwässerungszeit und ein
weiterer Meßwert MWT für die Trocknungszeit des Filters der Trocknungswaage ATW
ermittelt. Ein Meßwertausgang AT der Trocknungswaage ATW und ebenso ein
Meßwertausgang AS der Trübemeßsonde TMS sind mit Meßwerteingängen ME einer
Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE verbunden.
Die genannten Baueinheiten wirken weiterhin in folgender Weise zusammen:
Zum Zeitpunkt der Probenentnahme für die Trocknungswaage ATW wird der aktuelle
Meßwert MWS der kontinuierlich das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis erfassenden
Trübemeßsonde TMS in der Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE
zwischengespeichert.
Anschließend wird der aus der Differenz des genannten zwischengespeicherten
Meßwertes MWS und des nach dem Meßvorgang der automatischen Trocknungswaage
vorliegenden Meßwertes MWF für den Feststoffanteil ein Korrekturfaktor K ermittelt
und in der Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE zwischengespeichert.
Dieser Korrekturfaktor K wird bis zur Ermittlung des Meßwertes MWF für den
Feststoffanteil der nächsten Probe mittels der automatischen Trocknungswaage ATW
innerhalb eines Wiederholungsintervalls zur Korrektur des jeweils aktuellen Meßwertes
MWS der Trübemeßsonde TMS in diesen Wert eingerechnet. Dies geschieht z. B.
fortlaufend in einem zeitlichen Abstand von einer Sekunde, bis wieder ein neuer
Meßwert MWF der automatischen Trocknungswaage ATW und damit auch ein neuer
Korrekturwert K zur Verfügung steht, der anschließend innerhalb des
Wiederholungsintervalls der Messungen der automatischen Trocknungswaage ATW zur
fortlaufenden Nachkalibrierung des Meßwertes MWS der Trübemeßsonde TMS
verwendet wird.
Die zusätzlich zum Meßwert MWF für den Feststoffanteil in der Trocknungswaage ATW
ermittelten Meßwerte MWE für die Filterentwässerungszeit und MWT für die
Trocknungszeit des Filters der Trocknungswaage ATW werden ebenfalls in der
Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE zwischengespeichert. Aus ihnen können über
den Vergleich mit in der Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE abgelegten
Vergleichsdaten bestimmte Parameter; wie z. B. der Aschegehalt des Feststoffanteils, aber
auch andere Eigenschaften, wie Faserlänge u.ä. der Feststoffpartikel, ermittelt werden.
An einem Ausgang A der Meßwertverarbeitungseinrichtung MVE können zur weiteren
Verwendung bei der Regelung oder Steuerung nachgeschalteter Anlagen das korrigierte
Ausgangssignal des kontinuierlich arbeitenden Sensors Trübemeßsonde TMS, die
Meßwerte zur Eigenschaftsbestimmung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches FFG und
andere, abgeleitete Signale anstehen.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird über die Einbeziehung von
Meßwerten eines mit geringer Dynamik ausgestatteten Meßverfahrens die fortlaufende
Nachkalibrierung eines Sensors mit guter Dynamik, aber hoher Meßunsicherheit,
vorteilhaft möglich. Der zur Realisierung der Erfindung notwendige technische Aufwand
ist im Vergleich zur Steigerung der Meßqualität gering und ermöglicht sogar die
Gewinnung zusätzlicher Parameter; die bei Weiterbehandlung der detektierten Feststoff-
Flüssigkeits-Gemische eine wesentliche Rolle spielen.
Die nunmehr mit wesentlich erhöhter Zuverlässigkeit on-line mögliche Bestimmung des
Feststoffanteils von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen kann beispielsweise bei der
Papierherstellung zur exakteren Dosierung von Flockungsmitteln genutzt werden und
führt durch Vermeidung von Fehldosierungen zur Qualitätserhöhung oder -stabilisierung
und verhindert ökonomisch verlustreiche Überdosierungen.
Bezugszeichenaufstellung zur Patentanmeldung
FFG Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
RL Rohrleitung
TMS Trübemeßsonde
PN Probenahmeeinrichtung
ATW Trocknungswaage MWF Meßwert für den Feststoffanteil
MWE Meßwert für die Filterentwässerungszeit
MWT Meßwert für die Trocknungszeit des Filters
AT Meßwertausgang
AS Meßwertausgang
ME Meßwerteingängen
MVE Meßwertverarbeitungseinrichtung
K Korrekturfaktor
RL Rohrleitung
TMS Trübemeßsonde
PN Probenahmeeinrichtung
ATW Trocknungswaage MWF Meßwert für den Feststoffanteil
MWE Meßwert für die Filterentwässerungszeit
MWT Meßwert für die Trocknungszeit des Filters
AT Meßwertausgang
AS Meßwertausgang
ME Meßwerteingängen
MVE Meßwertverarbeitungseinrichtung
K Korrekturfaktor
Claims (4)
1. Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von
Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern des
genannten Gemisches, unter Verwendung einer Trocknungswaage,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Verfahrensschritt zum Zeitpunkt der Probenentnahme für die Trocknungswaage (ATW) der aktuelle Meßwert (MWS) des kontinuierlich das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis erfassenden Sensors (TMS) zwischengespeichert wird,
daß in einem zweiten Verfahrensschritt beim Trocknungswägen neben dem Meßwert für den Feststoffanteil (MWF) die Entwässerungszeit des Filters und die Trocknungszeit des Filters mit Probe erfaßt und zur Ermittlung von beispielsweise Aschegehalt und anderen Eigenschaften der Feststoffanteile zwischengespeichert wird,
daß in einem dritten Verfahrensschritt der aus der Differenz des genannten zwischengespeicherten Meßwertes (MWS) des genannten Sensors (TMS) und des nach dem Meßvorgang der Trocknungswaage vorliegenden Meßwertes für den Feststoffanteil (MWF) ein Korrekturfaktor (K) ermittelt wird und
daß schließlich in einem vierten Verfahrensschritt der im dritten Verfahrensschritt ermittelte Korrekturfaktor (K) bis zur Ermittlung des Feststoffgehaltes der nächsten Probe mittels der Trocknungswaage (ATW) innerhalb eines Wiederholungsintervalls zur Korrektur des jeweils aktuellen Meßwertes (MWS) des vorgenannten Sensors (TMS) in diesen Meßwert (MWS) eingerechnet wird,
wobei das Wiederholungsintervall weniger als 1/100 des zeitlichen Abstandes der Messungen der Trocknungswaage (ATW) beträgt.
daß in einem ersten Verfahrensschritt zum Zeitpunkt der Probenentnahme für die Trocknungswaage (ATW) der aktuelle Meßwert (MWS) des kontinuierlich das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis erfassenden Sensors (TMS) zwischengespeichert wird,
daß in einem zweiten Verfahrensschritt beim Trocknungswägen neben dem Meßwert für den Feststoffanteil (MWF) die Entwässerungszeit des Filters und die Trocknungszeit des Filters mit Probe erfaßt und zur Ermittlung von beispielsweise Aschegehalt und anderen Eigenschaften der Feststoffanteile zwischengespeichert wird,
daß in einem dritten Verfahrensschritt der aus der Differenz des genannten zwischengespeicherten Meßwertes (MWS) des genannten Sensors (TMS) und des nach dem Meßvorgang der Trocknungswaage vorliegenden Meßwertes für den Feststoffanteil (MWF) ein Korrekturfaktor (K) ermittelt wird und
daß schließlich in einem vierten Verfahrensschritt der im dritten Verfahrensschritt ermittelte Korrekturfaktor (K) bis zur Ermittlung des Feststoffgehaltes der nächsten Probe mittels der Trocknungswaage (ATW) innerhalb eines Wiederholungsintervalls zur Korrektur des jeweils aktuellen Meßwertes (MWS) des vorgenannten Sensors (TMS) in diesen Meßwert (MWS) eingerechnet wird,
wobei das Wiederholungsintervall weniger als 1/100 des zeitlichen Abstandes der Messungen der Trocknungswaage (ATW) beträgt.
2. Verfahren nach 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß der zeitliche Abstand der Meßvorgänge der Trocknungswaage (ATW) etwa 10-20
Minuten und das Wiederholungsintervall zur Korrektur etwa 1 Sekunde betragen.
3. Verfahren nach 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß die in der Trocknungswaage (ATW) zur Messung des Feststoffgehaltes des Feststoff-
Flüssigkeits-Gemisches und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten
Gemisches notwendigen Verfahrensschritte, wie Probennahme, Filterwechsel, Trocknung,
Wägung u. a., automatisch gesteuert werden.
4. Verfahren nach 2,
gekennzeichnet dadurch,
daß die automatische Steuerung durch den Rechner der bereits genannten
Meßwertverarbeitungseinrichtung (MVE) erfolgt.
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|---|---|---|---|
| DE19934301113 DE4301113A1 (de) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors bei der Messung des Feststoffgehaltes von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und zur Bestimmung von Stoffparametern des genannten Gemisches |
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| DE (1) | DE4301113A1 (de) |
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1993
- 1993-01-18 DE DE19934301113 patent/DE4301113A1/de not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
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