Systemübersicht Lambda Transmitter LT3 Lambda Sonde LS2 Kombi-Sonde KS1D - Sensoren und Systeme für die Feuerungstechnik - lamtec.de
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Systemübersicht Lambda Transmitter LT3 Lambda Sonde LS2 Kombi-Sonde KS1D Sensoren und Systeme für die Feuerungstechnik www.lamtec.de
LAMTEC | Lamda Transmitter LT3, Lamda Sonde LS2 I Kombi-Sonde KS1D
LAMTEC Messsystem
LT3 mit LS2 oder KS1D.
Die kostengünstige Paketlösung für simultane CO/O2-Messung oder reiner O2 Messung.
Mit dem Lambda Transmitter LT3 bietet LAMTEC ein einfaches, kostengünstiges Gerät zur simultanen Messung von
Sauerstoff (O2) und oxidierenden Gasbestandteilen (COe) oder reiner Sauerstoff Messung (O2).
Der LAMTEC Lambda Transmitter LT3 ist in Verbindung mit
den LAMTEC Kombi-Sonden ein universell einsetzbares
Messgerät auf Mikroprozessorbasis. Dieser Messum for- Vorteile:
mer wurde speziell für die simultane Messung der Direkte (in situ) Messung von Sauerstoff (O2)
O2-Konzentration und oxidierenden Gasbestandteilen und oxidierenden Abgasbestandteilen
COe (CO/H2) in Abgasen von Feuerungsanlagen im übers- (CO/H2) im Rohgas bis 1.200°C
töchiometrischen Bereich (> 1) entwickelt. Der Messwert O2-Messbereich: 0 bis 21 Vol. %
COe – e = äquivalent - stellt ein Summensignal aller COe-Messbereich: 0 bis 10.000 ppm
oxidierbaren Abgasbestandteile dar. Alternativ kann zur Falschluftunabhängig (COe)
reinen Sauersto messung (O2) die LAMTEC Sonde LS2 Keine Gasaufbereitung erforderlich,
eingesetzt werden. Messung direkt im feuchten Rauchgas
Der LT3 bewertet die Spannungswerte zweier Messelek- Einstellzeit auf 60 %-Wert (T60)
troden (UO2 und UCO/H2). Diese Werte bilden sich zum ei- O2 < 3 Sekunden (ungefiltert)
nen aus UO2 (Sauerstoffkennlinie) und zum anderen aus COe < 3 Sekunden
dem sogenannten Mischpotenzial (UO2 + UCO/H2). Die Aus- Niedrige Heizleistung 20 ... 25 Watt je nach
bildung des Mischpotenzials erfolgt sehr schnell, t60-Zei- Abgastemperatur
ten unter 3 Sekunden werden erreicht. Bereits bei gerin- Zertifizierte Flammensperre
gen Konzentrationen brennbarer Gase, wie H2 oder CO, Einfache Handhabung – Sondenanschluss
weist der LT3 ein deutlich höheres Mischpotenzial aus, über Steckverbindung
als bei einer O2-Messung allein. Zudem verläuft die Wartungsarm
Kennlinie des Mischpotenzials wesentlich steiler als die Zugelassen nach DIN EN 16340
der O2-Messung, was gerade bei steigendem Gehalt
an Unverbranntem zu einer schnell wachsenden Dyna-
mik des Sensor signals führt.
Damit ist die simultane CO/O2-Messung mit dem LAMTEC
LT3 der alleinigen O2-Messung in Sensitivität und Ge-
schwindigkeit deutlich überlegen und liefert erstklassige
Basiswerte für eine nachgeschaltete Regelung von Luft-
und Brennstoffzufuhr.
Das Messprinzip
Sensorprinzip O2-Elektrode:
Die LAMTEC Kombi-Sonde KS1D basiert auf einer beheizten
elektrochemischen Messzelle aus Zirkoniumdioxid-Keramik
(ZrO2).
Sie verfügt über 3 Elektroden:
O2-Elektrode (Platin)
COe-Elektrode (Platin/Edelmetall)
Referenzelektrode (Platin)
Die als einseitig geschlossenes Rohr ausgeführte Zir
koniumdioxidkeramik ragt in den Abgaskanal der Feuerungs-
anlage und trennt dabei den Referenzgasraum (Umge-
bung) gasdicht vom Messgasraum (Abgaskanal). Die
Referenzelektrode befindet sich auf der Innenseite der
Zirkoniumdioxidkeramik im Referenzgasraum.
2
U0 = UO2 bei 21 Vol.% O2. Eine typische Nernstsche O2-
1 2 3 4 Kennlinie (UO2) bei einer typischen Sensortemperatur
T = 923° [K] mit einer typischen Offsetspannung von
U0 = -5 mV ist in „Nernstsche Sensorkennlinie Us = f (O2)“
zu sehen.
Sensorspannung UO2 [mV]
8 7 6 5
Prinzipieller Aufbau der LAMTEC Kombi-Sonde KS1D. UO2 [mV]
1 Referenzelektrode 2 Kappe mit Gaseinlass
3 O2-Elektrode 4 Gehäuse 5 Heizer 6 Funktions
O2-Anteil [Vol. %]
keramik 7 COe-Elektrode 8 Schutzschicht.
Nernstsche Sensorkennlinie Us = f (O2).
Sensorprinzip COe-Elektrode:
Die COe-Elektrode ist identisch zur O2-Elektrode, jedoch
mit einem Signalmaterial mit anderer elektrochemischer
und katalytischer Eigenschaft ausgeführt, was die Detektion
brennbarer Bestandteile wie CO, H2, etc. erst ermöglicht.
UHeizer
UO2
UCO
Bei einer „sauberen“ Verbrennung bildet sich an der
COe-Elektrode ebenfalls die Nernst- Spannung UO2 aus,
und die Kennlinien beider Elektroden verlaufen identisch
zueinander. Bei schlechter Verbrennung und Anwesenheit
brennbarer Bestandteile bildet sich an der COe-Elektrode
jedoch eine zusätzliche nicht-Nernstsche Spannung UCOe
aus, und die Kennlinien beider Elektroden spreizen sich
Einfaches Ersatzschaltbild KS1D. voneinander (siehe „ Typischer Signalverlauf der beiden
KS1D-Sensorspannungen“).
Die beiden Messelektroden für O2 und CO/H2 befinden Das Gesamtsensorsignal UCO/H2 an der COe-Elektrode
sich auf der Außenseite der Keramik im Messgas. Ein integ- ergibt sich aus der Summe dieser beiden Spannungen
rierter Heizer heizt die Sonde auf Temperaturen von zu UCO/H2 = UO2 + UCOe. Zieht man von diesem Gesamtsensor
ca. 650 °C und regelt diese. Bei dieser Temperatur ist die signal den bekannten Sauerstoffanteil – gemessen von
Zirkoniumdioxidkeramik sauerstoffionenleitend und die der O2-Elektrode – ab, so erhält man UCOe = UCO/H2 - UO2 aus
beiden Sensorsignalspannungen UO2 (zwischen Refe- der sich schließlich die Konzentration brennbarer Be-
renz- und O2-Elektrode) sowie UCOe (zwischen Referenz- standteile COe in ppm errechnet. In „Typischer Signalverlauf“
und COe-Elektrode) bilden sich und können gemessen der beiden KS1D-Sensorspannungen ist ein typischer
werden. Verlauf der COe-Konzentrationen (gestrichelt) bei allmählich
reduziertem O2-Gehalt zu sehen. Bei Eintritt ins Luftman-
Die Sensorspannung UO2 mV entspricht der bekannten gelgebiet kommt es an der sogenannten Emissionskante
Nernst-Spannung, die von der Sensortemperatur T [K] zu einem signifikanten Anstieg der COe-Konzentration
und vom Logarithmus des O2-Partialdruckverhältnisses aufgrund schlechter/unvollständiger Verbrennung durch
zwischen Referenz- und Messkammer abhängt, mit der Verbrennungsluftmangel. Die beiden daraus resultierenden
Konstanten k = 0,21543 mV/K und der sensorspezifischen Signalverläufe UO2 (durchgezogen) und UCO/H2 (strich-
Offsetspannung U0mV gemäß der Formel: punktiert) der KS1D sind ebenfalls dargestellt. Im Luft-
UO2 = U0+kTln(pO2,ref/pO2,mess). überschussbereich bei sauberer COe-freier Verbrennung
liegen beide Sensorsignale UO2 und UCO/H2 identisch auf-
U0 wird durch einen Abgleich der Sonde an Umgebungs- einander und zeigen gemäß Nernst den aktuellen Sauer-
luft bestimmt: Mit pO2,ref = pO2,mess = 0,21 wird der letzte Teil stoffanteil im Abgaskanal an. In der Nähe der Emissions-
der Gleichung zu Null und man misst die Offsetspannung kante steigt dann jedoch das Sensorsignal der
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COe-Elektrode UCO/H2 durch das addierte nicht-Nernstsche
Luftmangel Luftüberschuss
COe-Signal überproportional an.
Typischer Signalverlauf der beiden KS1D-Sensorspannungen
Sensorspannung UCO/H2 [mV]
UO2 und UCO/H2 in Abhängigkeit vom O2-Anteil im Abgaskanal.
Zusätzlich ist der typische Verlauf brennbarer Bestandteile UCO/H2 [mV]
UCO/H2 [mV]
COe gegeben. UCO/H2 min [mV]
Emissionskante
Signal-
dynamik
> ± 100 mV
Luftmangel Luftüberschuss
Sensorspannung UO2 und UCO/H2 [mV]
O2-Anteil [Vol. %]
UO2 [mV]
UCO/H2 = UO2 + UCOe [mV]
UCO [ppm] Dynamik des COe-Elektrodensignals UCO/H2 im Luftmangelgebiet.
Emissionskante
Für die Auffindung der Emissionskante können neben
den absoluten Sensorsignalen UCO/H2 und UO2 auch die
relative Sensorsignaländerung nach der Zeit dUO2/dt
und dUCO/H2/dt und insbesondere die Signaldynamik
O2-Anteil der COe-Elektrode herangezogen werden (siehe „Dynamik
des COe-Elektrodensignals UCO/H2 im Luftmangelgebiet“).
Typischer Signalverlauf der beiden KS1D-Sensorspannungen.
Systemübersicht.
Mögliche Sondentypen.
Sensor Probes* Electronic
O2 O2-/COe
Programming
unit
PC Interface
Lamb Probe LS2
Lambda
Combination Probe KS1D
Com
Lam b Probe LS2 in a housing with the GED and PIF
Lambda
CCombination
Commb
b Probe KS1D in a housing with the GED and PIF
Lamb probe LS2 and combination probe KS1D with
Lambda
flue g
gas extraction tube
Lambda Sonde LS2-Ex / IIB
Kombi-Sonde KS1D-Ex / IIB
Lambda
Lambda Sonde LS2-Ex / IB + IIB Transmitter LT3 *
Kombi-Sonde KS1D-Ex / IB + IIB
Lam
Lambda
mb Probe LS2 for manual purging
Kombi-Sonde KS1D
Lambda Probe LS2
Com
mb
Combinaion Probe KS1D for manual purging LSB
B modules
modu
uless PROFIBUS module
PBM100
* Pro LT3 ist nur eine Sonde möglich.
Funktionsübersicht LT3 mit LS2 | KS1D.
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Basissystem.
LT3 mit User-Interface. LT3 mit integrierter Bedieneinheit.
Anschlüsse LT3 an Unterseite. Der LT3-Ex
Der LAMTEC Lambda Transmitter LT3 ist in verschiedenen An der Unterseite des Gerätes befinden sich folgende
Ausführungen lieferbar: mit und ohne User Interface Anschlüsse:
bzw. Bedieneinheit. Das User Interface (UI) ist an der Versorgungsspannung
Fronttür angebracht und verfügt über folgende Funktionen: Sondenanschluss KS1D
Passworteingabe (Sondensignal/Sondenheizung)
Ablesen O2- und CO-Messwerte Externer LSB-Anschluss für PC
Informationen zur Sonde und Brennstoff, zu (Nutzung der LSB-Remote-Software)
Warnungen und Störungen, zur Softwareversion, Kabeldurchführung für Anschluss
CRC und Seriennummer LAMTEC SYSTEM BUS
Abgleich der Messung Kabeldurchführung zum Anschluss von
Einstellungen für Wartung, Filterzeit, Analog LSB-Modulen
ausgang, Sondentausch, Display, zusätzlich mit der
integrierten Bedieneinheit können alle weiteren Lambda Transmitter LT3-Ex
Funktionen und Parametereinstellungen vorge- Der Lambda-Transmitter LT3-Ex wird, in Verbindung mit einer
nommen werden. Ex Sonde, zur kontinuierlichen Messung der O2 -Konzent-
ration und der oxidierenden Bestandteile (CO/H2) in explo-
sionsgefährdeten Bereichen eingesetzt.
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Sonden.
Die LAMTEC Sonden ermöglichen in situ eine O2-Messung Eigenschaften:
(Lambda Sonde LS2) oder eine simultane Messung (Kombi-Sonde Messungen erfolgen direkt im feuchten Rauchgas
KS1D) von O2-Konzentration und brennbaren oxidierenden Gas- bis 1.200 °C.
bestandteilen (CO/H2), angezeigt als COe (CO-Äquivalent). Halbautomatischer Abgleich während des Betriebs
mittels Testgas ist möglich.
Lambda Sonde LS2 Schutzart ist IP65.
Kombi-Sonde KS1D
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL, Kohle, staubhaltige Brennstoff
abgase (optionale Abreinigungseinrichtung
lieferbar).
Lambda Sonde LS2 und Kombi-Sonde KS1D mit Messgas-
Eigenschaften: Entnahmerohr
Messungen erfolgen direkt im feuchten Rauchgas
bis 300 °C.
Schutzart ist IP42, bei einer Montage im Freien
muss die Sonde vor Wasser, Schnee, usw. ge-
schützt werden.
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL.
Lambda Sonde LS2 im Standardgehäuse
Kombi-Sonde KS1D im Standardgehäuse Eigenschaften:
Messungen erfolgen direkt im feuchten Rauchgas
bis 1.400 °C.
Halbautomatischer Abgleich während des Betriebs
mittels Testgas ist möglich.
Schutzart ist IP65.
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL, HFO, Sondergase
Eigenschaften:
Messungen erfolgen direkt im feuchten Rauchgas
bis 300 °C. Lambda Sonde LS2 und Kombi-Sonde KS1D mit Messgas-
Schutzart ist IP42, bei einer Montage im Freien Entnahmerohr und T-Adapter
muss die Sonde vor Wasser, Schnee, usw. geschützt
werden.
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL.
Lambda Sonde LS2 in HT Ausführung
Kombi-Sonde KS1D in HT Ausführung
Eigenschaften:
Hohe Abgastemperaturen bis 1.400°C
T-Adapter zum Schutz der Sonde
Einsatzgebiete:
Staubhaltige und andere Sonderbrennstoffe
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Lambda Sonde LS2 für manuelle Abreinigung Eigenschaften:
Kombi-Sonde KS1D für manuelle Abreinigung Messung direkt im feuchten Rauchgas bis 1.200 °C.
Halbautomatischer Abgleich während des Betriebs
mittels Testgas möglich.
Schutzart IP65.
Atex: Ex II 2 G Ex d IIB+H2 T3 Gb(-20 bis +60 °C).
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL, Heizöl S, Kohle, Sonderbrennstoffe.
Eigenschaften:
Messung direkt im feuchten Rauchgas bis 450 °C.
Halbautomatischer Abgleich während des Betriebs
mittels Testgas möglich.
Schutzart IP65.
Manuelle Pressluftabreinigung.
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL, Heizöl S, Kohle, Sonderbrenn-
stoffe, Biomasse.
Lambda Sonde LS2-EX / IB + IIB
Kombi-Sonde KS1D-EX / IB + IIB
Eigenschaften:
Messungen direkt im feuchten Rauchgas bis 500 °C.
Referenzluftanschluss bauseits vorhanden (Instru-
mentenluft ).
Halbautomatischer Abgleich während des Betriebs-
mittels Testgas ist möglich.
Schutzart ist IP65.
Zertifiziert nach Atex: II 2G EEx D IB+ IIB +H2T3,
Zone 1.
Einsatzgebiete:
Erdgas, Heizöl EL, Heizöl S, Kohle, Sonderbrennstoffe.
Lambda Sonde LS2-Ex
Kombi-Sonde KS1D-Ex
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Optionale Komponenten.
LSB-Module Zwei Pt100-Temperatureingänge zum Erfassen der
Die LSB-Module sind universell einsetzbare Ein- und Rauchgas- und Umgebungstemperatur
Ausgangsmodule, welche über LAMTEC SYSTEM BUS Zwei Analogausgänge 0/4 bis 20 mA zur Ausgabe
angesteuert werden. Dabei wird das Modul über eine der Rauchgastemperatur und des Wirkungsgrades
einstellbare Adresse angesprochen. Die manuelle Akti- Versorgungsspannung 24 VDC / 50 mA
vierung der Relaisausgänge erfolgt über Schalter.
Analoge Ausgänge:
Für Analogausgänge gibt es zwei unterschiedliche Module:
Strommodul mit 4 Analogausgängen 0/4 bis 20 mA
Spannungsmodul mit 4 Analogausgängen
0/2 bis 10 VDC
PROFIBUS-Kommunikation:
Die Feldbusmodule werden über den LSB angeschlossen.
Die PROFIBUS-Kommunikation bietet hinsichtlich der
Einbindung in ein übergeordnetes Prozess- und Gebäu-
deleitsystem viele Vorteile.
Einbau entweder direkt im LT3 oder extern wie z.B.
Digitale Ausgänge: im Schaltschrank
Das digitale LSB-Modul verfügt über 4 Ausgänge. Schnelle und genaue Übertragung von Prozess
werten
Direktes Lesen von Ein- und Ausgängen
Ferndiagnose durch Auslesen der Störhistorie
Digitale Eingänge:
Das digitale LSB-Modul verfügt über 4 Eingänge. Mit
einem Brückenstecker ist eine schnelle Verdrahtung
von zwei Modulen möglich und erweitet die Anzahl auf
8 Eingänge. Handbedieneinheit
Zusätzlich oder wenn das Gerät ohne User Interface aus
geliefert wurde, kann die Bedienung über eine Hand
bedieneinheit erfolgen. Die Verbindung zwischen Hand-
bedieneinheit und Lambda Transmitter LT3 wird über den
LAMTEC SYSTEM BUS hergestellt.
LSB-Modul zur Berechnung des feuerungstechnischen
Wirkungsgrades:
Das Wirkungsgrad-Modul verfügt über folgende Eigen-
schaften:
8
LSB-Remote-Software
Die PC-Schnittstelle LSB-USB-Modul macht die Arbeit
mit dem Lambda Transmitter LT3 noch komfortabler:
Über Notebook lässt sich das Gerät fernbedienen. Die
eingestellte Konfiguration sowie die Kurvendaten können
archiviert werden – eine Datensicherung, die im Notfall
neu eingespielt werden kann und so in wenigen Minuten
zur Betriebsbereitschaft zurückführt. Mit Einsatz der LSB-
Remote-Software lässt sich der LAMTEC Lambda Transmitter
auch von Ihrem Büro aus abfragen und überwachen,
ohne vor Ort sein zu müssen.
Abreinigungseinheit für Kombi-Sonde KS1D.
Sonden-Anschluss-Kasten SAK
Der LAMTEC Sonden-Anschluss-Kasten SAK ist dafür konzipiert,
längere Strecken zwischen LT3 und Sonde ohne Verlän-
gerungskabel zu überbrücken (> 2 Meter). Dabei wird am
LT3 die Sondenanschlussbuchse und die Blindabde-
ckung gegen mitgelieferte Kabelverschraubungen ge-
tauscht. Der SAK beinhaltet eine Anklemmleiste und die
Umsetzung auf Sondenstecker. Anschlüsse der Abreinigungseinheit.
Abdeckung IP65
Abdeckung für UI300, Lieferung inklusive Befestigungsmuttern.
Abdeckung um Schutzart IP65 zu erreichen
Abreinigungseinheit für Kombi-Sonde KS1D
Anwendungen, die eine Reinigungsvorrichtung benötigen
können auf die LAMTEC Abreinigungseinheit zurück
greifen. Die Einheit ist in einem separaten Wandauf
baugehäuse integriert. Die Ansteuerung erfolgt durch Zusätzliche Abdeckung IP65 für User Interface
den LT3 oder direkt über das Prozessleitsystem.
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Eingänge. Ausgänge.
1 02-Messwert
LSB-Modul
Analoge Ausgänge
2 C0e-Messwert
3 nicht belegt
4 nicht belegt
1 Offset-Abgleich auflösen 1 Störung
LSB-Modul LSB-Modul
2 Reset-Störung Digitale Eingänge Digitale Ausgänge
2 Warnung
3 Umschaltung auf
COe-Kurve Brennstoff 1
3 Grenzwert 1
4 Deaktivierung Grenzwert
1 bis 4 4 Grenzwert 1
5 Reset Grenzwert 1 bis 4
6 Umschaltung auf
COe-Kurve Brennstoff 3
7 Umschaltung auf
COe-Kurve Brennstoff 4
8 Deaktivierung Abgleich
1 Erfassung Rauchgas 3 Rauchgastemperatur
LSB-Modul
temperatur
zur Berechnung des feuerungstechnischen
Wirkungsgrades 4 Wirkungsgrad
2 Erfassung Umgebungs
temperatur
1, 2 Störungs-/ 1, 2 COe-Istwert
PROFIBUS-Kommunikation
Warnungsreset
3, 4 COe-Istwert Status
3 ID des Digitalmoduls 5, 6 O2-Istwert
1 bis 16
7, 8 CO-Sensorspannung
Roh
4 Bitkodierung um digitale
Ausgänge zu setzen 9, 10 O2-Sensorspannung
Roh
11, 12 Sondenspannung UCOe
13, 14 LT3-Status
15, 16 Warnungswert 1
17, 18 Warnungswert 2
19, 20 Störungswert 1
21, 22 Störungswert 2
Versorgungsspannung+ Lambda Transmitter LT3
230 V
10Notizen.
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LAMTEC Meß- und Regeltechnik
für Feuerungen GmbH & Co. KG
Josef-Reiert-Straße 26
D-69190 Walldorf
Telefon: +49 (0) 6227 6052-0
Telefax: +49 (0) 6227 6052-57 info@lamtec.de www.lamtec.de
Druckschrift-Nr. DLT3130-21-aDE-013
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