GM 31 In-Situ Gasanalysator für SO2, NO, NH3 oder NO2
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Produktinformation GM 31 In- Situ Gasanalysator für SO 2 , NO, N H 3 oder NO 2 sowie Temperatur und Druck
Messen und Regeln mit dem GM 31
Exakte Messwerte in Echtzeit für Rauchgasreinigung,
Emissionsüberwachung und Fertigungsprozesse
Die Konzentrationen von SO2, NO und NH3 bzw. NO2 sind entscheidend bei der Regelung
von Rauchgasreinigungsanlagen und in einer Reihe von Produktionsprozessen. Der In-Situ
Multikomponenten-Analysator GM 31 von SICK MAIHAK misst diese Werte sowie Druck
und Temperatur kontinuierlich direkt im gasdurchströmten Kanal.
Die kurze Ansprechzeit des GM 31 erhöht die Effizienz von Regelkreisen. Anwendungen
in der Emissionsüberwachung und Prozessanalytik profitieren gleichermaßen von hoher
Verfügbarkeit und Präzision bei minimalem Wartungsaufwand. Für die Verwendung als
Emissionsmessgerät verfügt das GM 31-System über entsprechende Zertifizierungen.
Kraftwerke Abfallbehandlungsanlagen Eisen- und Stahlindustrie
Gesetzliche Vorschriften legen Grenz- Bei der thermischen Abfallbehandlung Das GM 31-System eignet sich zur
werte für Schadstoffemissionen fest, haben sich in erster Linie Müllverbren- Messung von SO2 bzw. NO oder NO2
u. a. für SO2 und NOx . Mit dem GM 31 nungsanlagen mit Kraft- und Wärme- bei der Abgasreinigung, bei der Emissi-
können diese Emissionen überwacht auskopplung durchgesetzt. Hierbei onsüberwachung und bei der Prozess-
und Rauchgasreinigungsanlagen sowie ist eine umfangreiche Rauchgasreini- steuerung bzw. -überwachung (Zuluft/
verbrennungstechnische Maßnahmen gung unabdingbar. Das GM 31-System Rückluft), z. B. in folgenden Anlagen:
geregelt werden. Typische Anwendun- empfiehlt sich in diesem Einsatzbe-
Sinteröfen
gen sind (vgl. „Prozesse regeln und reich durch Zuverlässigkeit auch unter
analysieren“, Seite 3): erschwerten Betriebsbedingungen. Konverteranlagen
Entstickungsanlage (DeNOx) Entstickungsanlage (DeNOx) Emissionsüberwachung
Rauchgasentschwefelungsanlage Rauchgaswäscher Bei der Projektierung sind jeweils die
(REA) Grenzwerte der Betriebsbedingungen,
Emissionsüberwachung
z. B. für Temperatur und Staubgehalt,
Emissionsüberwachung
zu berücksichtigen.
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Prozesse regeln und analysieren Emissionen überwachen
Ob Industrie, Energieerzeugung oder Abfallbehandlung: Zuverlässig, schnell und präzise werden Schad-
Eine effiziente Regelung der Prozesse steigert die Wirt- stoffe in Abgasen und technischen Gas-/Fest-
schaftlichkeit und verbessert die ökologische Bilanz. stoffgemischen vom GM 31 bestimmt und
quantifiziert. Standardisierte Schnittstellen
Der Einsatz in REA und DeNOx-Anlagen demonstriert
unterstützen die Anbindung an übergeordnete
die Vorteile des GM 31 auf beispielhafte Weise:
Datenerfassungssysteme.
Die Rauchgasentschwefelung wird überwacht und
Durch Einbeziehung weiterer Sensoren können
die Kalkeinbringung wird effizient geregelt.
die Messwerte bereits normiert nach Volumen,
Bei DeNOx-Anlagen (SCR/SNCR) überwacht das O2-Gehalt oder Feuchte ausgegeben werden –
GM 31-System den NH3-Schlupf. Die Ammoniakzu- ohne zusätzlichen Verrechnungsaufwand.
fuhr wird durch die NO-Messung im einströmenden
Behördliche Auflagen und betriebsinterne Anfor-
Gas geregelt. Mit der NH3-Messung im ausströmen-
derungen sind mit dem GM 31 zuverlässig und
den Gas wird die Wirksamkeit kontrolliert und die
mit überschaubarem Aufwand zu erfüllen.
Regelung kontinuierlich abgeglichen.
Zementindustrie Papier- und Zellstoffproduktion Glas-, Zucker-, Pharmaindustrie, etc.
Bei Zugabe von Abfällen als Ersatz- Besonderes Augenmerk gilt hier Emissionsüberwachung
brennstoff unterliegen die Emissionen der SO2-Reduktion im Rahmen der
von Zementwerken der Gesetzgebung Schwarzlaugen-Verbrennung.
Weitere Applikationsbeispiele
für Abfallbehandlungsanlagen, wie z. B.
Rauchgaswäscher
in Deutschland der 17. BImSchV. Das GM 31-System eignet sich für
Unabhängig von den verwendeten Emissionsüberwachung eine Vielzahl von Messaufgaben, bei
Brennstoffen kann die Abgasreinigung denen SO2, NO und NO2 bzw. NH3 zu
Optimierung der Feuerführung in
mit dem GM 31 auch bei wechselnden erfassen sind. Weitere Beispiele sind:
der Schwarzlaugenverbrennung
Bedingungen effizient geregelt und die
Aluminium-Herstellung
Emissionen können zuverlässig über-
wacht werden. Einsatzbereiche sind: Petrochemische Industrie Schwefelsäure-, Salpetersäure- bzw.
Phosphorsäure-Produktion
Entstickungsanlage (DeNOx) Emissionsüberwachung, Katalysator
Ammoniak-Produktion
Emissionsüberwachung Regelung und Überwachung
diverser Prozessschritte Claus-Anlage
Deponiegas-Überwachung
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GM 31 – Technologie, die Maßstäbe setzt
Den entscheidenden Vorsprung bei der Gasanalyse
gewinnt das GM 31 mitten in der Strömung
Die richtige Fahrtechnik Die richtige Messtechnik
Nur wer schneller als die Strömung ist, Das GM 31 misst direkt mit UV-Licht in der Gasströmung.
kann erfolgreich steuern Das Ergebnis ist eine extrem kurze Ansprechzeit, beson-
ders bei Verwendung einer offenen Messlanze (GMP).
Bei geeigneter Anordnung und Konfiguration stehen die
Messdaten des GM 31 bereits für die Regelung eines
Prozessschrittes zur Verfügung, bevor die gemessenen
Gaskonzentrationen diesen erreichen.
In der Hauptströmung bleiben – Durch die verfügbaren Messstrecken und Längen der
Wirbel und Turbulenzen am Rand meiden Messlanzen kann praktisch bei jeder Applikation reprä-
sentativ in der Hauptströmung gemessen werden.
Querempfindlichkeiten zu anderen Gaskomponenten als
Nicht abdriften – gegensteuern den Messgasen schaltet das GM 31 durch das DOAS-
und Quereinflüsse ausgleichen Messverfahren mit optimierten Algorithmen wirksam aus.
Mit regelmäßigen automatischen Kontrollzyklen werden
u. a. der Null- und Kontrollpunkt abgeglichen. So sorgt
das GM 31-System dafür, dass die Messung immer „in
der Spur bleibt“.
Die Eigenüberwachung des GM 31 ist darauf optimiert,
Hindernisse frühzeitig erkennen und vermeiden mögliche Störeinflüsse frühzeitig zu erkennen und präzi-
se Warnungen auszugeben.
Für die Messdaten externer Sensoren sind Ersatzwerte
einstellbar, auf die bei Ausfall des externen Messsignals
automatisch umgeschaltet wird. Gleichzeitig wird eine
Warnungsmeldung erzeugt.
Diagnosemeldungen sind in zwei Kategorien unterteilt:
Wenn weiterhin mit plausiblen Messergebnissen gerech-
net werden kann, wird eine Warnungsmeldung ausgege-
ben. Eine Fehlermeldung wird dagegen generiert, wenn
kein zuverlässiger Messbetrieb mehr möglich ist.
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Das Messprinzip Aktive Messstrecke im Gaskanal
Je nach Ausführung der Messlanze
offen oder mit Diffusionsfilter
Opto-elektronische In-Situ-Messung
direkt im Kanal, ohne Gasentnahme
Tripelreflektor der Messlanze
Reflektiert den Messstrahl zurück
Sende-Empfangseinheit zur Sende-Empfangseinheit.
Sendet den UV-Strahl
durch die Messstrecke. Signalauswertung im UV-Spektrum
SO2
Zerlegt das zurückkehrende Das GM 31 erfasst charakteristische
UV-Licht spektral mit einem Absorptionsmuster der zu messenden
NH3 optischen Gitter und bildet Gase im UV-Wellenlängenbereich von
250
NO es auf die hochempfindliche 200 – 250 nm. Die optimierten DOAS-
240
Empfangssensorzeile ab. Algorithmen (Differenzielle Optische
]
230 ge [nm Absorptions-Spektroskopie) von SICK
Ermittelt aus diesem Spek-
le nlän MAIHAK schließen Querempfindlich-
220
Wel trum die Gaskonzentrationen
210 keiten zu „fremden“ Gasen sowie zu
nach dem DOAS-Verfahren.
200 Staubgehalt und Feuchte aus und
Überwacht das System und erhöhen die Genauigkeit. Jedes Gerät
UV-Absorptionsspektren von Messgasen gleicht sich durch automati- erhält hierzu bei der Werkskalibrierung
im vom GM 31 ausgewerteten Bereich sche Kontrollzyklen ab. eine individuelle Spektrenbibliothek.
Die Auswerte- und Bedieneinheiten: AWE und TCU-MS
Gemeinsame Leistungsmerkmale
Die Messwerte können bereits im
GM 31-Messsystem nach Druck,
Temperatur oder externen Mess-
daten wie Volumenstrom, Feuchte
oder O2-Gehalt normiert werden.
Statusausgänge signalisieren die
korrekte Funktion des GM 31 bzw.
eventuellen Wartungsbedarf, z. B.
bei starker Verschmutzung.
TCU-MS:
Über Binäreingänge können Kon- Flexibilität auf höchstem Niveau
trollzyklen extern ausgelöst und
Kalibrierdaten abgerufen werden. Frei definierbarer Formelgenerator
ermöglicht die beliebige Verrech-
Diagnose- und Wartungsfunktionen
nung von Messwerten, externen
für das gesamte Messsystem mit
Signalen und Parametern
Anzeige der Meldungen im Klartext Schnellzugriff über Modustasten
Umfangreiche Auswahl an Ein-/Aus-
Unterstützung der Prüfgasmessung, Einfache Einstellung von Einheiten
gängen bzw. Schnittstellen
wie sie in einigen Ländern für alle (mg/m3, ppm) und Bezugsgrößen
Gasanalysatoren vorgeschrieben ist Standardgehäuse für Schaltschrank-
Inbetriebnahme „auf Knopfdruck“:
einbau, optional mit Feldgehäuse
Nullpunktkalibrierung und Anzeige
oder Montagesatz für 19"-Rack
AWE GM 31: der ermittelten Normierungswerte
Die Kompaktlösung mit Komfort als XY-Diagramm auf dem Display Bedienung, Parametrierung sowie
Anzeige von Messdaten und Diag-
PROFIBUS-Schnittstelle (Option)
Grafisches LC-Display mit übersicht- nosemeldungen über vierzeiliges
licher Darstellung von Messwerten, Robustes Feldgehäuse LC-Display mit Cursortasten oder
Menüs, Parametern und Meldungen (IP 65, optional IP 67) über leistungsfähige PC-Software
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GM 31 – maßgeschneidert für Ihre Anforderungen
Systemkomponenten und Konfigurationsmöglichkeiten
Beim GM 31 haben Sie GM 31 Sende-Empfangseinheit
im Beispiel mit Messlanze GMP
die Wahl: Stellen Sie Ihr
System ganz individuell
zusammen. So erhalten
Sie die optimale Lösung
für Ihre Applikation.
Operation
Measuring GM 31
SO2 Service Evaluation Unit
2430 ppm
NO
NH3 Warning
Malfunction
AWE GM 31
0 4000
max. 1000 m
Spülluftversorgung
nur für GMP-Messlanze
Schnittstellen zur
Anlagenumgebung TCU-MS
max. 1000 m
Test
GM 31
Service
Terminal Control
Limit 1 Unit
Limit 2
Hostrechner
Warning
PROFIBUS RS 232
Malfunction
Enter Test
Schnittstelle für PC mit
Sensoren
Service
Bediensoftware MEPA TCU
RS 232
Ein-/Ausgänge Ein-/Ausgänge
Messdaten-
analog, binär analog, binär
verarbeitung
Variable Anzahl durch
Statussignale modulares Konzept
CAN-Bus Belegung frei wählbar
Weitere
RS 422
Analysatoren
Hostrechner-Schnittstelle
O2-Analysator Konfiguration mit Auswerte- für Messwertrechner/
und Bedieneinheit AWE und Verwendung der TCU-MS Datenerfassungssysteme
H2O-Analysator GMP-Messlanze anstelle der AWE GM 31
Technische Daten AWE GM 31 TCU-MS
Anschlüsse/Schnittstellen
Analogsignale 3 Analogausgänge für Messwerte etc.; 4 oder 8 Analogausgänge für Messdaten und
optional 4 weitere über externes Modul Verrechnungswerte
1 Analogeingang für Normierungswerte 4 oder 8 Analogeingänge, frei programmierbar
Binärsignale 3 Relaisausgänge für die Signale Ausfall, 4, 8 oder 12 Relaisausgänge, potentialfrei;
Wartungsbedarf und Funktionskontrolle hiervon 1–3 fest belegt, übrige frei definierbar
3 Statuseingänge für potenzialfreie Kontakte 4 oder 8 Binäreingänge für Statussignale
Schnittstelle für Host/ PROFIBUS (EN 50170), optional, zur Ein- und RS 422 Hostrechner-Schnittstelle zur Ausgabe
Messwertrechner Ausgabe von Mess- und Verrechnungsdaten von Mess- und Verrechnungsdaten
Systeminterne RS 422 und CAN-Bus zum Datenaustausch RS 422-Schnittstelle zum Datenaustausch
Schnittstellen mit SE-Einheit und GPP-Messlanze sowie mit der SE-Einheit, an der die Messlanze und
mit weiteren O2- bzw. H2O-Analysator externe Analysatoren angeschlossen werden
RS 232 Service-Schnittstelle für PC (Terminal) RS 232 Service-Schnittstelle, modemfähig
Sonstige Daten
Umgebungsbedingungen –20 bis +55 °C, max. 96 % rF –20 bis +55 °C, max. 90 % rF (Standardversion)
Schutzklasse IP 65 (Standard), IP 67 (Option)/NEMA 4x IP 20 für Schalttafeleinbau; IP 65 mit Feldgehäuse
Energieversorgung 115/230 V AC (–10 % / +6 %), 50/60 Hz, 50 VA max. 115/230 V AC, 50/60 Hz, 50 VA max.
Maße (B x H x T) / Gewicht 200 x 300 x 90 mm3 (Standard, IP 65) / ca. 5 kg 193 x 145 x 163 mm3 bzw. 19"-Geh., 4 HE/2,5 kg
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Sende-Empfangseinheit GM 31
Die SE-Einheit ist das Herzstück des Messsystems mit den wichtigsten opti-
schen, mechanischen und elektronischen Baugruppen. Die einzelnen Versionen
verfügen über unterschiedliche messbare Gaskomponenten und Messbereiche.
Die Messgenauigkeit beträgt generell ± 2 % vom Messbereichsendwert.
Messbare Messbereichsendwerte bzw. maximale Summenkonzentration ∑
GM 31 SE-Einheit Gaskompo- bezogen auf einen aktiven Messspalt von 1 m Länge [mg/(m3Betrieb * m)]
(hervorgehoben) nenten für GM 31-1 GM 31-2 GM 31-3 GM 31-4 GM 31-5 GM 31-7 GM 31-8
mit GPP-Messlanze GM 31-x LowNOx
min. 40 40 40 – 40 – –
Technische Daten GM 31 SE-Einheit SO2
max. 10.000 4.000 2.000 – 300 – –
Umgebungstemp. –20 bis +55 °C *
min. – 70 70 70 70 70 40
Umgebungsfeuchte max. 96 % rF NO
max. – 2.500 2.000 2.500 500 2.000 150
Schutzklasse IP 65
min. – – 200 * – – 200 * 25 **
Energieversorgung 115/230 V AC, NO2
48 bis 62 Hz, max. – – 2.000 – – 2.000 100
350 VA max. min. – – – – 25 – –
NH3
Maße (B x H x T) 291 x 530 x 570 mm max. – – – – 50 – –
Gewicht 29 kg (ohne Lanze) ∑ max. 10.000 4.000 2.000 4.000 850 2.000 300
* Temperaturwechsel max. 10 °C/h Abweichende Messgenauigkeit: * ± 5 % v. Messbereichsendwert (MBE) ** ± 10 % v. MBE
TÜV-zertifizierte Zertifiziert und zugelassen Eignungsgeprüft für Anlagen
Messgenauigkeit nach GOST, MCERTS- und nach der 13./17. BImSchV
(2 % vom MBE) KAITEC-Standard und der TA-Luft
Die Messlanzen: GMP und GPP
Es sind sowohl Messlanzen in offener Bauweise mit integrierter Spülluftführung
verfügbar (GMP), als auch Versionen mit einer gasdurchlässigen, staubdichten
Filtermembran, die keine Spülluft benötigen (GPP: Gas Permeable Probe).
Typ GMP 31 GPP 31
Offene Messlanze Gasprüfbare Messlanze
Ausführung Messstrecke in Strömungsrichtung Gasdiffusions-Lanze mit Keramikfil-
offen; Spülluftführung mit gerichte- ter für trockenes oder mit Teflon-/
tem Austritt längs zum Gasstrom Keramikfilter für feuchtes Messgas
Messgastemperatur max. 500 °C; höhere Temperaturen auf 430 °C (Keramikfilter)
GPP Anfrage 200 °C (Teflon-/Keramikfilter)
Geeignet für feuchtes Messgas ja ja, mit Teflon-/Keramikfilter
System-Antwortzeit (T90) ≥5s ≥ 120 s
Gasprüfung gemäß U. S. EPA – ja, Prüfgasanschlüsse vorhanden
Spülluftversorgung benötigt ja –
Staubkonzentration < 15 g/m3 i. B. < 30 g/m3 i. B.
Kanalüberdruck maximal 60 hPa, abh. von Spülluftversorgung 120 hPa
Kanaldurchmesser ≥ 350 mm; kleiner auf Anfrage ≥ 250 mm
Die Prüfgasmessung
Eingebaute Sensoren Temperatur- und Drucksensor Temperatur- und Drucksensor
(GPP-Messlanze) ent-
spricht der U.S. EPA- Verfügbare Lanzenlängen [m] 0,9 / 1,5 / 2,0 / 2,5 1,0 / 1,5 / 2,0
Vorschrift CFR 40, Aktive Messstrecken [mm] 250 / 500 / 750 / 1000 / 1250 / 1750 250 / 500 / 750 / 1000
Pt. 60 bzw. Pt. 75 (kürzere auf Anfrage)
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D e r D i a l o g g e h t we i t e r.
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Firma
F a x a n t w o r t
Name
Funktion/Abt.
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PLZ, Ort
Telefon/Fax
Branche/
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Einsatzgebiet
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Emissionsüberwachung
Staubmessung
8 007 666 / 08-2004 / DIV 03.SM • Printed in Germany (09-2004) • Änderungen vorbehalten • Angegebene Produkteigenschaften und technische Daten stellen keine Garantieerklärung dar
Volumenstrommessung
Messwerterfassung und Auswertung
w w w . s i c k - m a i h a k . d e
Wasseranalyse
Flüssigkeitsanalyse
Füllstandmessung
Verkehrssensorik
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