Die Optimierung des Energieeinsatzes und die Verfügbarkeit von Wärmetauschern korrespondiert mit der Entwicklung smarter Sensoren. Je schneller diese werden, desto direkter wird die Regelung und umso weniger ist es erforderlich, Sicherheitsmargen in den Regelkreisen zu berücksichtigen. Die Nutzung zur Verfügung stehender Daten hilft nicht nur den Betrieb der Anlagen zu verbessern, sondern auch ihre Reinigungszeiten zu optimieren.
Wärmetauscher sind ein zentraler Bestandteil der Prozesse zur Lebensmittel- und Getränkeherstellung. Die meiste Aufmerksamkeit bekommen Wärmetauscher, die erhitzt werden, um definierte Prozessbedingungen herzustellen, Produkte zu pasteurisieren oder sogar zu sterilisieren, da dabei viel Energie aufgewandt werden muss. Diese Energie vollständig in das Produkt zu übertragen, ist das erklärte Ziel aller Anlagenbauer und -betreiber. Mit einer Isolierung der Anlagen wird den Strahlungsverlusten entgegengewirkt. Darüber hinaus kann aber auch der Einsatz smarter Sensoren wesentlich zur Optimierung beitragen.
Schnelle Temperaturführung
Messen bedeutet Wissen. In diesem Fall insbesondere das Wissen darüber, was in einer geschlossenen Anlage wie dem Wärmetauscher passiert. Es ist notwendig, das Verhalten von Sensoren richtig zu interpretieren, um einen Prozess zu optimieren. Für Temperatursensoren in Wärmetauschern ist dieses Verhalten hauptsächlich die T90-Zeit. Hierunter versteht man die Zeit, die ein Sensor benötigt, um eine Temperaturänderung im Prozess wahrzunehmen. Sie gibt an, wann der Sensor 90 % der tatsächlich im Prozess herrschenden Temperatur erkannt hat. Dazu kommt noch die Zeit, die benötigt wird, um das Pt100-Rohsignal des Messfühlers in einen analogen oder digitalen Messwert zu transferieren und auszugeben. Damit verursacht der Sensor eine Verzögerung in der Kette Sensor-Steuerung-Aktor. Der Aktor ist in diesem Fall das Ventil, das die Wärmezufuhr zum Wärmetauscher regelt. Auch die Reaktionszeit dieses Ventils hat einen Einfluss auf die Performance des Wärmetauschers. Jede Verbesserung in dieser Kette wirkt sich direkt auf das Ergebnis aus. Je schneller der Temperatursensor ist, desto früher lässt sich das Ventil ansteuern.
Wird ein Temperatursensor wie der PT20H von Baumer direkt in das System eingebaut, beschleunigt sich die Ansprechzeit. Die reduzierte Spitze bringt so wenig Material wie möglich zwischen das Platinelement und den Prozess. Der Sensor kann die real anliegende Temperatur mit einer Verzögerung von nur 1,1 s Reaktionszeit – für Messen, Wandeln und Signalübertragung – an die Steuerung ausgeben. Das Verhalten gilt sowohl für die großen Sprünge, als auch für die variierende Temperatur in einem hier beschriebenen Regelkreis, selbst wenn die Wirkung durch die kleineren Veränderungen etwas geringer ist.
