Prozess-Tomografie für die Echtzeit-Prozessanalyse

Die Prozess-Tomografie-Systeme von Industrial Tomography Systems (ITS) ermöglichen die kontinuierliche Messung und Visualisierung von Vorgängen innerhalb von Rohrleitungen, Behältern, Reaktoren und Prozesskolonnen. Anders als konventionelle punktuelle Messverfahren liefert die Tomografie Informationen über die räumliche Verteilung von Stoffen und Phasen innerhalb des gesamten Messquerschnitts.

Dadurch können komplexe Prozesse wie Mischvorgänge, Mehrphasenströmungen, Separationen oder Füllstands- und Grenzflächenverläufe in Echtzeit untersucht werden. Die gewonnenen Messdaten ermöglichen einen direkten Einblick in Prozesse, die von außen normalerweise nicht sichtbar sind.

ITS entwickelt seit über 25 Jahren elektrische Tomografiesysteme für industrielle Anwendungen und Forschung. Die Systeme können an unterschiedliche Prozessgeometrien und Messaufgaben angepasst werden.

Electrical Resistance Tomography (ERT)

Die Electrical Resistance Tomography (ERT) – elektrische Widerstandstomografie – eignet sich insbesondere für Prozesse mit einer elektrisch leitfähigen kontinuierlichen Phase.

Mehrere Elektroden erfassen elektrische Messwerte rund um den Prozessquerschnitt. Aus den unterschiedlichen Leitfähigkeiten innerhalb des Mediums wird anschließend ein Tomogramm rekonstruiert, das die räumliche Verteilung der Prozessbestandteile sichtbar macht.

ERT eignet sich beispielsweise zur Untersuchung von:

• Misch- und Homogenisierungsprozessen
• Flüssig-Flüssig- und Fest-Flüssig-Systemen
• Mehrphasenströmungen
• Suspensionen und Slurries
• Kristallisations- und Separationsprozessen
• Filtration
• Grenzflächen und Füllständen
• Prozessentwicklung und -optimierung

Die Stärke des Verfahrens liegt dabei insbesondere in der dynamischen Echtzeitdarstellung der Vorgänge innerhalb eines Behälters oder einer Rohrleitung.

Electrical Capacitance Tomography (ECT)

Die Electrical Capacitance Tomography (ECT) – elektrische Kapazitätstomografie – nutzt Unterschiede in der Permittivität der beteiligten Materialien und eignet sich damit insbesondere für nichtleitende Medien.

Typische Anwendungen sind beispielsweise Pulver, Öle, Gase und andere nichtleitende Stoffsysteme. Die Sensoren können außerhalb der Prozesswand angeordnet werden, wodurch ECT auch für Anwendungen interessant ist, bei denen kein direkter Kontakt zwischen Elektroden und Prozessmedium gewünscht oder möglich ist.

ERT und ECT ergänzen sich dadurch sehr gut: Abhängig von den elektrischen Eigenschaften der beteiligten Materialien kann das jeweils geeignete Messprinzip gewählt werden. Für anspruchsvolle Anwendungen sind auch Dual-Modality-Systeme aus ERT und ECT möglich.

Vom Messsignal zum Tomogramm

Die an den Sensoren erfassten elektrischen Messwerte werden vom Datenerfassungssystem verarbeitet und mithilfe mathematischer Rekonstruktionsverfahren in ein zwei- oder dreidimensionales Tomogramm umgerechnet.

So entsteht eine räumliche Darstellung der Leitfähigkeits- bzw. Permittivitätsverteilung innerhalb des Prozesses. Veränderungen können kontinuierlich verfolgt und beispielsweise zur Prozessentwicklung, Qualitätssicherung oder Prozessregelung verwendet werden.

ITS-Systeme gehen damit über eine reine Visualisierung hinaus: Die gewonnenen Prozessdaten können genutzt werden, um Prozessparameter zu verfolgen, Anlagenzustände zu beurteilen und Produktionsprozesse gezielt zu optimieren.

Vorteile der ITS Prozess-Tomografie

• Messung in Echtzeit
• Räumliche statt nur punktuelle Prozessinformation
• Visualisierung ansonsten unsichtbarer Vorgänge
• Geeignet für dynamische Prozesse
• ERT für leitfähige Medien
• ECT für nichtleitende Medien
• Individuell an Prozess und Geometrie anpassbare Sensoren
• Einsatz vom Forschungssystem bis zur industriellen Prozessüberwachung
• Möglichkeit zur Integration der Messdaten in die Prozesssteuerung

Hersteller

Industrial Tomography Systems (ITS) mit Sitz in Manchester entwickelt seit über 25 Jahren elektrische Tomografiesysteme für Industrie und Forschung. Das Unternehmen entstand als Spin-off der University of Manchester und University of Leeds und zählt zu den Pionieren bei der kommerziellen Anwendung von Electrical Resistance Tomography (ERT) und Electrical Capacitance Tomography (ECT).