Erős hármas folyamatos bevetésen

Ábra. 1: Mérési technológiák - Nedvességérzékelők

Ábra. 2: Mérési technológiák - Hőmérséklet érzékelők

Ábra. 3: Mértéstechnológiák - Nyomáskülönbség-érzékelők

Ábra. 4: Nedvességmérési technológiák - Mérési pontosság

Táblázat 1: Üzemeltetési költségek összehasonlítása - különböző nedvességmérő technológiák

Önarckép Marco Cau

Az orvosi, félvezető és napenergia-ipari termékek esetében a kontrollált tisztatéri környezet a magas minőség és az alacsony selejtszám egyik legfontosabb feltétele. Az ember alig érzékeli a relatív páratartalom néhány százalékos változását, egy termék esetében azonban ez döntő lehet. Annak érdekében, hogy a kívánt klimatikus feltételek betarthatók legyenek, elengedhetetlen a magas színvonalú klímamérő berendezések alkalmazása, mivel ezek állnak az első helyen a mérés-vezérlés-szabályozás láncában, és közvetlenül befolyásolják a következő elemeket, mint például a ventilátorokat, párásítókat stb. A tisztatér koncepciójának kialakításakor ezért nagy figyelmet kell fordítani a szenzorokra.

A modern tisztaterekben egyre fontosabb szerepet töltenek be a klíma szenzorok, hiszen végső soron a stabil és megfelelőségi légkört biztosítják. Jellemzően szinte kivétel nélkül páratartalom-, hőmérséklet- és differenciálnyomás- szenzorokat használnak, amelyek feladata folyamatosan mérni a pillanatnyi értékeket, és ezeket szabványosított szabályozási jellé alakítani. Ideális esetben ez a jel pontos, reprodukálható és stabil legyen. A kívánt referenciaértékek, valamint a klimatikus paraméterek pontossága elsősorban az alkalmazási területtől függ. Egy gyógyszergyári tisztatér másképp van meghatározva, mint a mikroszisztéma-, orvostechnikai vagy kórházi tisztaterek. Ahhoz, hogy ezek a részben magas követelmények teljesüljenek, fontos, hogy a szenzorokat bizonyos szempontok szerint válasszuk ki. Jelentős különbségek vannak a mérési pontosság, reprodukálhatóság és stabilitás tekintetében, és a használt mérési technológia is fontos szerepet játszik ebben.

Páratartalom szenzorok
Itt a kapacitív és resistív-elektrolitikus mérési technológiák különböztethetők meg. A kapacitív módszert egy dielektromos anyagon alapul, amely elnyeli a levegőből származó vízgőzt. Ez megváltoztatja a rendszer kapacitását, és így egy adott jelet ad ki. A resistív-elektrolitikus szenzorok esetében a folyékony elektrolit vezetőképességét mérik, amely víz felvételével és leadásával változik. Mindkét technológiánál elektronikus feldolgozás történik a nyersértékből, hogy végül a tényleges páratartalom értékét kapjuk.

Hőmérséklet szenzorok
A hőmérséklet szenzorok kínálata igen széles, itt csak a leggyakoribb mérési módszereket ismertetjük. Ezek a PT100/PT1000 és az úgynevezett NTC szenzorok. Mindkettő a környezeti hőmérsékletet méri, amely az adott anyag elektromos ellenállására gyakorolt függőségén alapul. A PT100/1000 esetében ez platina, az NTC esetében fémoxid. Amikor a hőmérséklet emelkedik vagy csökken, az ellenállás is növekszik vagy csökken, és ennek megfelelően jelet ad ki.

Nyomáskülönbség szenzorok
A harmadik csoport a nyomáskülönbség szenzorok. Ezek mérik a térfogatnyomás különbségét a szürke- és tisztatér között, különböző tisztatéri osztályok között vagy nyomáskaskád esetén. Alapvetően két típust különböztetünk meg: a dinamikus és statikus nyomásmérést. Az előbbi tömegszél szenzorral történik, amely méri a magasabb nyomásról az alacsonyabb nyomás felé áramló levegő tömegét, és ezt differenciálnyomássá alakítja. Utóbbi a változó impedancia értékét méri, amely a membránban elhelyezett piezorezisztív szilícium réteg deformációja során keletkezik.

Szenzor kiválasztás
Sajnos a klímamérő berendezéseket gyakran kizárólag az ár alapján választják ki. Az ár egyedüli szempontként való figyelembevétele azonban gyakran nem elegendő. Inkább a műszaki szempontokat is figyelembe kell venni, mint például a mérési pontosság, stabilitás, válaszidő, hiszterézis stb. Nem szabad elfelejteni, hogy minden mérés-vezérlés-szabályozási lánc elején mindig egy szenzor vagy klímamérő berendezés áll, amely felveszi a pillanatnyi értéket, és továbbítja az aktorok felé. A szenzorok így központi szerepet töltenek be a klímaberendezés teljes koncepciójában. Ha azonban ezeket a szempontokat figyelembe vesszük, akkor a zökkenőmentes és költséghatékony működés nem akadály.

Általános szabály: a mérésnek kb. 5-8-szor pontosabbnak kell lennie, mint a "CSELEKVŐ PONTON", azaz a folyamatban elvárt pontosság. Ez a tényező a teljes mérés-vezérlés-szabályozási láncban felmerülő toleranciák összegéből adódik, amely nemcsak a szenzorokat és aktorokat, hanem a ventilátorokat, szűrőrendszereket, párásítókat, szellőzőlapokat stb. is magában foglalja.

Példa a levegő páratartalom mérésére:
Egy +/- 2% rF mérési pontosság 5-8 szoros szorzóval +/- 10 és +/- 16% rF közötti szabályozási pontosságot eredményez a folyamatban, ami általában nem elegendő a tisztatérben. Egy +/- 0,5% rF mérési pontossággal viszont a folyamat pontossága +/- 2,5 és +/- 4% rF között van. Ez a pontosság a legtöbb esetben elegendő.

A pontos szenzorokba való beruházás mindenképpen megtérül. A mérőeszközök esetleges többletköltségei nem arányosak a javított folyamattal és a csökkentett üzem- és energia-költségekkel. Az így optimalizált folyamatok további költségcsökkentő előnyöket eredményeznek, mint például kevesebb energia a vízkezeléshez a levegő párásításához; hosszabb szűrőrendszer-üzemidő; hosszabb élettartam a párásítóknál; hosszabb kalibrálási és beállítási ciklusok; csökkentett szabályozási ciklusok; általánosan minimalizált berendezés-beállítások.

Az ilyen megtakarítási lehetőségek kihasználásához a megfelelő technológia kiválasztása döntő fontosságú, amit az alábbi példa illusztrál.

Szenzor elhelyezése
A szenzor kiválasztása azonban csak a felét jelenti a sikernek. A szenzor minősége mellett a helyes elhelyezés is fontos szerepet játszik. A szenzor csak akkor tudja kihozni a maximumot, ha a megfelelő helyen van. A folyamatközelség fő szempont, azaz a szenzornak lehetőleg közel kell mérnie a folyamatot, és az így mért értékeket azonnal szabályozási jellé kell alakítani és továbbítani. További kritériumok a könnyű hozzáférhetőség kalibráláshoz és cseréhez, az optimális védelem a fertőtlenítőszerekkel (pl. H2O2), a frisslevegő-ellátó csatornában való elhelyezés, amelyen keresztül a friss levegő jut a tisztatérbe, valamint a telepítés olyan területeken, ahol a gyártó által megadott működési feltételek (pl. hőmérséklet, kondenzáció, vibráció stb.) betarthatók. Ezek figyelembevételével jelentősen javítható a mérési pontosság, reprodukálhatóság, hosszú távú stabilitás és a szenzorok élettartama.

A költségcsökkentő programok már nem opcionálisak, hanem szükségszerűek. A teljes rendszerek hatékonyságát alaposan át kell vizsgálni, és a költségbecslésekbe be kell építeni, nemcsak az egyes komponensek költségeit. Nem hasznos, ha egy hatékony, csúcskategóriás párásítót egy pontatlan és hiszterézissel terhelt szenzor irányít.

A teljes költségvetésben a kiváló mérési technológia beszerzési többletköltségei nagyon rövid idő alatt megtérülnek, a folyamat számára optimális tisztatéri levegő minősége biztosított lesz, és csökken az energiafogyasztás. Végül, de nem utolsósorban, az energia-megtakarítás révén fontos hozzájárulás történik a környezethez. Röviden: egy igazi WIN-WIN helyzet!