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OLAS - Absorptions- und Dichtemessung
Dichtenmessung im Beton-Restwasser

Dichtenmessung im Beton-Restwasser

Dichtemessung im Beton-Restwasser In Deutschland werden gegenwärtig im Jahr ca. 40 Mio. m³ Transportbeton hergestellt. Rund 2 bis 3% davon können üblicherweise nicht ver arbeitet werden. Diese Betonrestmasse stammt beispielsweise aus Beton, der vom Kunden nicht abgenommen wurde, oder von Beton, der nach der Lieferung an den Innenwänden der Trommelbehälter der Lieferfahrzeuge haftet. Kann diese Betonrestmasse nicht recycelt werden, muss sie als Sondermüll teuer entsorgt werden. Die Transportbetonindustrie bemüht sich schon seit vielen Jahren um einen Übergang von einer reinen Entsorgungstechnik zu einer Materialwirtschaft in geschlossenen Stoffkreisläufen. Doch dies erfordert neue Messsysteme und neue Technologien. Die Firma „Werne & Thiel sensortechnic“ hat sich dieser Herausforderung angenommen und mit dem „OLAS-Messsystem“ (Optical Light Absorption Sensor) ein revolutionäres Online-Messverfahren zur Bestimmung der Dichte von Betonrecyclingwasser entwickelt.

Produktbeschreibung

Die Entwicklung des OLAS-Messsystems, einem Online-Messsystem zur Bestimmung des Feststoffgehalts von Beton-Restwasser begann vor knapp zehn Jahren. Heute steht ein zuverlässig funktionierendes und wirtschaftliches Messsystem zur Verfügung, das die Serienreife erlangt hat. Es stehen 2 unterschiedliche Einbaumöglichkeiten zur Auswahl. Jeweils an die Umgebungen der rauen Betonindustrie angepasst.

Durch die Trennung der Messelektronik vom Messkopf (mittels Lichtleiter) ist das OLAS System, welches auf der Basis des Absorptions-Lichtverfahrens funktioniert, perfekt für die Bestimmung der Dichte des Betonrestwassers geeignet.

Die Entwicklung
Der „Optical Light Absorption Sensor“ -OLAS- bedient sich eines ausgeklügelten Infrarot-Absorptions-Messverfahrens, bei dem das Messlicht über Lichtwellenleiter in das Medium eingekoppelt wird. Auf Wunsch kann der OLAS mit dem OLAS-TPC (OLASTouch-Panel-Controller), einer optimierten Auswerte-, Anzeige- und Steuereinheit zu einem vollständigen Messsystem ergänzt werden.

Anforderungen und Eigenschaften
Für einen geschlossenen Materialkreislauf in der Betonproduktion wird nach EN1008 gefordert, dass die Dichte im Restwasserbecken den Grenzwert von 1,07 kg/l nicht überschreitet. Der Standard-Messbereich des OLAS liegt zwischen 1,000 kg/l und 1,200 kg/l und übersteigt somit den geforderten Bereich bei weitem. Damit ist es auch bei einer kurzzeitigen Überschreitung des Grenzwerts möglich, zuverlässig den max imalen Dichtewert zu erfassen und durch Frischwasserzugabe wieder zu senken.
Mit dieser patentierten Entwicklung ist es nun möglich, die Betonqualität
durch automatische und kontinuierliche Messung der Dichte des Betonrecycling- wassers erheblich zu verbessern. Mittler weile stehen die Resultate von ausgiebigen Langzeittests mit den ersten Seriengeräten des OLAS-Messsystems zur Verfügung:
Bereits im November 2007 wurde ein OLAS-Messsystem zur Überwachung der
Restwasserdichte bei der Firma „Holcim Kies und Beton AG“ in Diessenhofen (Schweiz) in Betrieb genommen. Dieses System arbeitet seit der Installation Fehlerfrei und benötigt kaum Wartungsaufwand.

Erfolgreiche Praxistests
Im Sommer 2008 wurde das OLAS-Messsystem im Raum Freiburg auf mehreren Betonanlagen in Steuerungen der Firma „Dorner Electronic“ integriert. Die Stimmen der Betriebsleiter und Verantwortlichen loben zusammenfassend die Präzision der Messung, die Zuverlässigkeit des OLAS-Messsystems in Bezug auf Sauberkeit und Wartung, die tägliche Zeitersparnis sowie die einfache Handhabung. Weitere Stimmen von Anwendern bescheinigen, dass es sich bei dem OLAS-Messsystem um ein äussert flexibles und anwenderfreundliches Messsystem handelt, das entscheidend dazu beitragen kann, bei Verwendung von Betonrestwasser in der Betonproduktion eine hohe Betonqualität sicherzustellen.
Das Olas-System besitzt eine Einschwingzeit von unter 40msec und kann noch Messlichtintensitäten von 1/10.000.000 der Maximalintensität zu verlässig erfassen und anzeigen. Die interne Auflösung des OLAS-Messsystems ist sogar noch höher.


Systemaufbau und Einsatzort
Das OLAS-Messsystem besteht aus einer Messeinheit, dem eigentlichen OLAS und einer Anzeige- und Steuereinheit, dem OLAS-Touch-Panel-Controller (OLAS-TPC).
Beide Einheiten sind über eine RS485-Schnittstelle miteinander verbunden. Damit kann die Messeinheit von der Anzeige- und Steuereinheit weit entfernt angeordnet sein. Der OLAS kann aber auch direkt mit der Prozesssteuerung verbunden werden, entweder über die besagte RS485-Schnitt stelle oder eine optionale 4-20 mA-Schnitt stelle.
Von der Messeinheit (OLAS) werden zwei bis zu 20 m lange, mit einer Schutzleitung umhüllte Glasfaserleitungen zur Messstelle geführt. Eine Glasfaserleitung ist dabei mit dem optischen Sender, die andere mit dem Empfänger verbunden. Beide Leitungen münden schließlich im Sensorkopf, welcher an geeigneter Stelle in das Recycling- bzw Restwasser getaucht wird. Durch Verwendung eines Lichtleitersystems enthält der Messkopf keinerlei Elektronik und ist damit vollkommen unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen.
Da keinerlei Rücksicht auf sperrige Elektronik genommen werden muss, kann der Messkopf außerdem äußerst kompakt und Platz sparend aufgebaut werden und ist besonders leicht zu installieren. Dank dieser Anordnung befindet sich die sensible Messelektronik außerhalb des Messmediums und weit entfernt von Störungen verursachenden Starkstromgeräten (Pumpen, Rührmotoren), was das Messsystem dauerhaft robust und extrem störsicher macht. Durch die Positionierung des Messkopfes im Ansaugbereich der Pumpe misst der OLAS immer die tatsächliche Dichte des der Produktion zugeführten Restwassers.
Eine weitere Möglichkeit der Messung ist die direkte Dichtekontrolle Restwasserdosierung in der Wasserwage. Dazu wird ein Messkopfrohr am Ende der Restwasser-Pumpleitung angebracht. Die beiden Lichtwellenleiter sind rechtwinklig zur Fliessrichtung darin gegenüber befestigt. Durch die kurze Einschwingzeit der Messelektronik werden auch hier die Ergebnisse höchst präzise. Vorteil hierbei ist, dass bei nicht absolut homogener Mischung im Restwasserbecken exakt das Restwasser gemessen wird, welches sich nach dem Pumpvorgang in der Waage befindet.
Die Montage bei dieser Art der Messung gestaltet sich als sehr einfach und ist mit geringem Zeitaufwand verbunden. Der OLAS wird in der Nähe der Wasserwaage montiert. Dadurch entfallen lange Lichtwellenleiter. Auch Wetter - und Frostschutzmassnahmen werden minimiert.
Dieser neue Messkopf hat sich bereits in harten Dauereinsätzen bewährt und zeichnet sich durch seine äusserst einfache Installation und der hohen Wartungsfreundlichkeit aus.

Da bei dieser Anwendung nur während des Dosiervorgangs ein entsprechender Dichtewert anliegt und die Anzeige danach sofort auf „1,000“ zurückgehen muss (nur Luft zwischen Sender und Empfänger) , würden auch hier eventuelle Verunreinigungen ,z.B. eingeklemmte Fremdkörper, sofort erkannt werden und wären durch eine Serviceöffnung leicht zu beseitigen. Längere Fehlmessungen und die damit verbundene Verschlechterung der Betonqualität sind somit minimiert.
Der OLAS weist zudem eine einzigartige Fremdlichtunterdrückung auf. Es wird nicht nur „Gleichlicht“ (Sonnenlicht etc.) unterdrückt, sondern auch Wechsel licht komponenten, beispielsweise von Leuchtstoffröhren. Durch die hohe Fremdlichtunterdrückung kann auf optische Blenden verzichtet werden.

Optionale Auswerte- und Anzeigeeinheit (OLAS TPC)
Die Bedienung erfolgt über einen Touch-Screen. Der große LCD-Grafikbildschirm erlaubt eine einfache und übersichtliche Bedienung. Die Eingabe einer Eichkurve erfolgt im Teach-In-Verfahren. Es können bis zu 8 verschiedene Eichkurven mit jeweils bis zu 40 Eichpunkten eingegeben werden. Die Eichkurven können graphisch oder als Tabelle dargestellt und editiert werden. Es ist auch ein Messschreiber-Modus wählbar, der die Darstellung des Messsignals wie bei einem Transientenrekorder gestattet. An die Auswerte- und Anzeigeeinheit kann auf Wunsch ein externer PT100-Temperatursensor angeschlossen werden, um die Temperatur des Messmediums auf dem gemeinsamen Display anzuzeigen. Die Auswerte- und Anzeigeeinheit verfügt über alle bekannten Standard-Signalausgänge.

Eichungsprozess
Die Eichung des Messsystems gestaltet sich sehr einfach. Bei Verwendung des optionalen Anzeige- und Auswertegerätes OLAS-TPC können in dem Menü verschiedene Werksvoreinstellung (je nach Anwendung/ Dichte) gewählt werden. Möchte man eine manuelle Eichuing vornehmen besteht die Möglichkeit  zunächst verschiedene Proben im Dichtebereich von beispielsweise 1,000 bis 1,200 kg/l vorbereitet, wobei die Probe zum Nullabgleich aus klarem Wasser bestehen sollte. Die halbautomatische Eichprozedur des OLAS-TPC gestattet nun auf einfachste Weise die direkte Eingabe der Eichpunkte. Dazu wird der Messkopf in die erste Probe getaucht, der Messwert automatisch abgespeichert und unmittelbar danach der mit einem Aräometer ermittelte Referenz-Dichtewert ein gegeben. Dieser Vorgang wird mit den anderen Proben wiederholt. Der OLAS-TPC errechnet dabei aus den Eichpunkten vollautomatisch die Eichkurve durch lineare Interpolation. Auf diese Weise kann die vollständige Eichkurve mit allen Eichpunkten innerhalb von Minuten eingegeben werden!
Nach dieser Eichung ist das OLAS-Messsystem betriebsbereit und zeigt die korrekte Dichte in kg/l an. Das auf diese Weise linearisierte Messsignal kann nun direkt an eine Prozesssteuerung weitergeleitet werden.
Im Messbetrieb kann auf Wunsch die Richtigkeit der Messung jederzeit durch einen manuellen oder automatischen zyklischen Nulltest überprüft werden. Dazu wird einfach klares Wasser zwischen Sender- und Empfangseinheit gespritzt und das Messsignal mit dem Null abgleich verglichen. Ein im Messstrahl der Optik eingeklemmter Fremdkörper würde auf diese Weise sofort erkannt.

Einzigartig
Im Gegensatz zu klassischen Trübungsmessgeräten, die auch optisch arbeiten, beeinflussen beim OLAS Verunreinigungen oder Verkratzungen (durch ein abrasives Messmedium) auf der Optik interessanterweise praktisch nicht die Messgenauigkeit. Der Grund hierfür ist, dass Trübungsmessgeräte gewöhnlich in so durchsichtigen Mess medien arbeiten, dass die Kratzer auf der Optik deutlich mehr Messlicht absorbieren als das Messmedium selbst. Bei den Anwendungen für die der OLAS konzipiert wurde, ist es dagegen gerade umgekehrt. Hier absorbiert das Messmedium erheblich mehr als Verunreinigungen oder Kratzer
auf der Optik!
Das OLAS-System arbeitet nicht mit gebündeltem, sondern mit diffusem Infrarot Licht. Dadurch entsteht keine Verfälschung der Messresultate durch zerkratzte Gläser.

Technische Dokumentationen

OLAS  Online - Dichtemessung im Betonrestwasser

OLAS Online - Dichtemessung im Betonrestwasser

deutsch

OLAS - Kurze Einführung

OLAS - Kurze Einführung

deutsch

Prospekte

OLAS - Pressebericht

OLAS - Pressebericht

deutsch

In der Presse

Dichtemessung im Beton Restwasser

Dichtemessung im Beton Restwasser

deutsch

Bericht über das OLAS System in der Fachzeitschrift BWI

Bericht über das OLAS System in der Fachzeitschrift BWI

englischdeutschfranzösisch

Pressebericht - OLAS - BFT 04/2009

Pressebericht - OLAS - BFT 04/2009

deutschenglisch


Anwendungsbilder

Einbauskizze Messung im Becken/ TankEinbauskizze Messung in der Rohrleitung (z.B. über der Wasserwaage)Messelektronik im Schutzgehäuse montiert am Rande des Restwasser-BeckensEintauchen des Messkopfes ins Beton-restwasser Becken [2]
Darstellung einer realistischen Messkurve von Betonrestwasser im optionalen OLAS-TPC (Touch Panel Control)Messelektronik im Schutzgehäuse montiert am Rande des Restwasser-Beckens (2)Einfache und wartungsfreundliche Montage der Messkopfvariante zur Messung unmittelbar über der Wasserwaage (Kundenspezifische Lösung)Messelektronik im Schutzgehäuse montiert am Rande des Restwasser-Beckens (3)
Eintauchen des Messkopfes ins Beton-restwasser Becken [1]Eingebauter OLAS Messkopf in einem Restwassertank [2]Eingebauter OLAS Messkopf in einem Restwassertank [1]Messkopf zur Messung in 2,5 - oder 3 Zoll Rohren (z.B. über der Wasserwaage)
OLAS Messkopf in bestehende Rohr-Systeme (über der Wasserwaage)

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