CONTHOS 3 - TCD Ex p
ATEX Wärmeleitfähigkeits (WLD)-Wasserstoff-Gasanalysator

Features und typische Anwendungen
Beschreibung
Ausführungsvarianten
Technische Daten
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Wärmeleitfähigkeit (WLD) im ATEX-Feldgehäuse mit Wasserstoff-Prozess-Gasanalysator CONTHOS 3 – TCD Ex p

Typische Anwendungen

  • Metallurgische Prozessgase wie Hochofen mit brennbaren Gasen im Ex-Bereich
  • Stahlindustrie: Wärmebehandlung & Härterei
  • Petrochemie: brennbare Gase im Ex-Bereich - Synthese-/Reformergas & Kohlevergasung
  • Überwachung von Gasreinheit, Druck­wechseladsorption und UEG/OEG
  • H2- und O2-Reinheit in der Wasserelektrolyse
  • H2-Überwachung in Gasturbinenkühlgas

Hauptmerkmale

  • Langzeitstabilste Analyse von H2 und Edelgasen in binären & quasi-binären Gasgemischen mit kleinsten und extrem unterdrückten Messbereichen: 99,5-100%
  • Ultra-schnelle Ansprechzeit T90 ≤ 3 sec
  • Hochkorrosionsfester & temperaturbeständiger WLF-Detektor mit Al2O3, Glas und Quarz
  • ATEX Ex p-Ausführung für Ex-Zone 1 & 2
  • Extrem niedriger Spülgasverbrauch

Beschreibung

Der CONTHOS 3 - TCD Ex p ist die konsequente Weiter­entwicklung des bewährten Wärmeleitfähigkeits-Gasanalysators für explosionsgefährdete Bereiche. Die Ex p-Version ist für messtechnische Aufgaben in industriellen Prozessen mit Ex-Zone 1& 2 ausgelegt.

Die besonderen technischen Merkmale des mikroprozessor-gesteuerten Gerätes sind:

 

  • Höhere Temperaturen des Wärmeleitfähigkeits­detektors - Thermostattemperatur von 50°C bis max. 120°C gemäß Applikation
  • Hohe Korrosionsbeständigkeit im gesamten gasführenden Abschnitt
  • Niedrige Nachweisgrenzen im unteren ppm-Bereich
  • Weitgehende Strömungsunabhängigkeit der Messwertanzeige
  • Ungewöhnlich hohe Langzeitstabilität
  • Intuitive Bedienoberfläche nach NAMUR-Empfehlung
  • Automatische Selbstüberwachung
  • Optionale dynamische Querempfindlichkeitskorrektur von bis zu 3 Gasen durch Aufschaltung externer, selektiver Analysatorkanäle

Die technischen Besonderheiten des CONTHOS 3 - TCD Ex p erschließen dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip neue Einsatzfelder in explosionsgefährdeten Bereichen und auch mit brennbaren Gasen.

Durch die gewählte Thermostatisierung des Detektors kann der Quereinfluss von etwaigen Gaskomponenten minimiert werden. Des weiteren können Begleitgase durch geeignete externe Messmethoden gemessen werden und es kann eine Querverrechnung dieser Komponenten erfolgen.

Wärmeleitfähigkeit (WLD) im ATEX-Feldgehäuse mit Wasserstoff-Prozess-Gasanalysator CONTHOS 3 – TCD Ex p

Der LFE CONTHOS Gasanalysator hat sich seit seiner Einführung in 1979 in vielen Jahren kontinuierlichen Betriebs bewährt. Der CONTHOS 3 - TCD Ex p wird, unter anderem, in folgenden Bereichen der Ex-Zonen 1 und 2 - auch mit brennbaren Gasen - eingesetzt:

 

  • Bei korrosiven Prozessgasen in der chemischen und petrochemischen Verfahrenstechnik
  • In thermostatisierten Anwendungen bis 120°C
  • Bei allen "klassischen" Einsatzfällen des WLD mit herausragenden Messeigenschaften

 

LFEs Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD)

Bei herkömmlichen Gasanalysatoren nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip wird ein heizbares Messelement möglichst frei in dem unbekannten Messgasstrom aufgehängt. Zugeführte elektrische Heizleistung ergibt eine Übertemperatur des Heizelementes, die im allgemeinen von der Wärmeleiteigenschaft des umgebenden Gases abhängt. Üblicherweise wird diese Temperatur über den elektrischen Widerstand des Elementes selbst gemessen.

Das einzigartige LFE-Prinzip modifiziert die "klassische" Methode durch die räumliche und elektrische Entkopplung des übertemperatur-erzeugenden Elementes von dem Temperatursensor. Die besondere Geometrie der WLD-Zelle in Verbindung mit dieser Entkopplung unterdrückt wirksam überlagerte Störeffekte (d.h. freie & erzwungene Konvektion). Das Ergebnis ist ein Gasanalysator, dessen schnelle, stabile Messeigenschaften keinen Kompromiss zwischen Ansprechzeit und Messgas-Beströmung verlangt.

Merkmale

  • Mikrominiaturisiert für sehr schnelles Ansprechverhalten
  • Korrosions- und temperaturbeständig
  • Werkstoffe: Aluminiumoxid (Al2O3), Glas und SiOx-beschichtete Platin-Messelemente

Korrosions- und temperaturbeständiger Wärmeleitfähigkeitsdetektor - WLD mit schnellem Ansprechverhalten

Ausführungsvarianten

CONTHOS 3E - TCD
19”-Einschubgehäuse zur Schrankmontage – absolute und unterdrückte WLD-Messbereiche mit Querempfindlichkeitsverrechnung
19"-Einschubgehäuse
(Schutzklasse IP40)
CONTHOS 3F - TCD
IP65-Feldgehäuse - absolute und unterdrückte WLD-Messbereiche für Mehrkomponenten-Gasgemische
Feldgehäuse
(Schutzklasse IP65)
CONTHOS 3F-TCD Ex p
Explosionsgeschütztes ATEX-Feldgehäuse - absolute und unterdrückte WLD-Messbereiche für Mehrkomponentengemische
explosionsgeschützte
ATEX-Version für Ex-Zone 1 & 2
CONTHOS 3F-TCD HT
CONTHOS 3F TCD HT - Hochtemperatur Wärmeleitfähigkeits-Gasanalysator
Hochtemperatur-
Version

Optionen

  • Bis zu insgesamt 3 unabhängig voneinander konfigurierbare Messbereiche - sowohl unterdrückt als auch absolut (nicht-unterdrückt)
  • Dynamische Querempfindlichkeitsverrechnung von Störkomponenten bei Mehrkomponenten-Gasgemischen in Verbindung mit externen, selektiv arbeitenden Gas­analysatoren
  • Digitale I/O-Karte für externe Messbereichsum­schaltung, -kennung, Schwellwertkontakte, usw.
  • RS-485 Schnittstelle mit Modbus RTU-Protokoll
  • WLF-Detektor mit beströmter Referenzseite (CONTHOS 3E & 3F)

Technische Daten

 CONTHOS 3E
19"-Einschub­gehäuse
CONTHOS 3F
Feldgehäuse

CONTHOS 3F - Ex p
Ex p- System
gemäß ATEX

CONTHOS 3F - HT
Hoch­temperatur-Ausführung

Technische Änderungen vorbehalten

  Wärmeleitfähigkeits-Gasanalysator im 19"-Einschubgehäuse zur Analyse von  0 – 0,5% H2 und 99,5 – 100% Wasserstoff Bespülbares Stahlblechgehäuse zur Wandmontage – WLD zur Analyse von  0 – 0,5% H2 und 99,5 – 100% Wasserstoff ATEX-konformes Ex p-Gehäuse für Ex-Zone 1 & 2 zur Wasserstoffmessung - CONTHOS 3 – TCD Ex p Hochtemperatur Wasserstoffmessung - CONTHOS 3 – TCD HT

Gehäuse und elektrische Daten

 

zur Montage in 19"-Schrank

bespülbares Stahlblechgehäuse zur Wandmontage; mit Unterteilungen für die elektronischen und physikalischen Komponenten

Abmessungen
(H x B x T)

133 x 483 x 427 mm
(3HE / 84TE)

434 x 460 x 270 mm

490 x 460 x 270 mm

502 x 460 x 270 mm

Schutzklasse

IP40

IP65

Explosionsschutz

   

Zündschutzart "px" für Ex-Zone 1 & 2 nach EN 60079

Zündschutzart des Überdruck­kapselungs­systems:
II 2 G, Ex p II T4

 

Gewicht

ca. 10 kg

ca. 25 kg

ca. 30 kg

ca. 25 kg

Netzversorgung

100-240 VAC (48-62 Hz; Nenngebrauchsbereich: 88 - 253 VAC; 100 VA max. während Aufwärmphase)

 Gemeinsame Technische Daten
CONTHOS 3E | CONTHOS 3F | CONTHOS 3F - Ex p | CONTHOS 3F - HT

Technische Änderungen vorbehalten

Messeigenschaften

Messverfahren

Wärmeleitfähigkeit (WLD). Unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit (Δλ) verschiedener Gase

Messbereiche

bis max. 3 linearisierte, voneinander unabhängig konfigurierbare, umschaltbare Messbereiche.
Unterdrückte Messbereiche innerhalb des Referenz-Messbereiches können konfiguriert werden.
Die Messbereichsumschaltung kann entweder manuell, automatisch (Auto-Ranging) und/oder ferngesteuert über einen Digitaleingang (Option) erfolgen.

kleinster Messbereich: 0 - 0,5% H2 in N2 oder 99,5-100% H2 in N2 (oder äquivalent Δλ)
größter Messbereich: 0 - 100% H2

Kalibrierung

Manuelle Kalibrierung: 2-Punkt (Nullgas / Prüfgas)
Option: Automatische oder ferngesteuerte Kalibrierung mit Digital-I/O-Karte bzw. RS-485

Aufwärmzeit

abhängig von der WLD-Betriebstemperatur sowie Umgebungstemperatur: 70°C: ca. 20 min.; 180°C: ca. 90 min.

Ansprechzeit t90

≤ 3 sec (bei 60 l/h Messgasdurchfluss und minimaler Signaldämpfung)

Durchflusseinfluss

zw. 3 - 30 l/h: < 0,5% der Messspanne bei einer Durchflussänderung von ±10 l/h
zw. 30 - 60 l/h: < 1% der Messspanne bei einer Durchflussänderung von ±10 l/h

Höhere Durchflüsse bis z.B. 120 l/h sind möglich, es wird in diesem Fall jedoch empfohlen den Analysator beim Betriebsdurchfluss zu kalibrieren.

Druckeinfluss

Der Druckeinfluss beim WLD-Messprinzip ist in der Regel vernachlässigbar. Bei sehr kleinen Messbereichen macht sich der Druckeinfluss als druckproportionalen Signaloffset bemerkbar.

Gasspezifische Größenordnung: < 0,02% H2 äquivalent pro 100 mbar

Nachweisgrenze1

≤ 0,5% der Messspanne (bei Signaldämpfung: 1 sec)

Linearität 1

≤ 0,5% der Messspanne

Reproduzierbarkeit 1

≤ 0,5% der Messspanne

Messsignaldrift 1

Null: ≤ 1% der Messspanne pro Woche
Empfindlichkeit: ≤ 1% der Messspanne pro Woche

Einfluss der
Umgebungstemp.

Null: ≤ 1% der Messspanne pro 10 K
Empfindlichkeit: ≤ 1% der Messspanne pro 10 K

Umgebungs­temperatur im Betrieb

zulässiger Temperaturbereich: +5 .. +45°C

Schräglagen-Einfluss

kein Einfluss

 CONTHOS 3E
19"-Einschub­gehäuse
CONTHOS 3F
Feldgehäuse

CONTHOS 3F - Ex p
Ex p- System
gemäß ATEX

CONTHOS 3F - HT
Hoch­temperatur-Ausführung

Technische Änderungen vorbehalten

  Wärmeleitfähigkeits-Gasanalysator im 19"-Einschubgehäuse zur Analyse von  0 – 0,5% H2 und 99,5 – 100% Wasserstoff Bespülbares Stahlblechgehäuse zur Wandmontage – WLD zur Analyse von  0 – 0,5% H2 und 99,5 – 100% Wasserstoff ATEX-konformes Ex p-Gehäuse für Ex-Zone 1 & 2 zur Wasserstoffmessung - CONTHOS 3 – TCD Ex p Hochtemperatur Wasserstoffmessung - CONTHOS 3 – TCD HT

Medienberührende Werkstoffe

WLF-Detektor

Al2O3-Keramik und Saphir, Platin, Glas und SiOx-beschichtete Pt-Messelemente
Hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit

Messgasleitungen

Standard: PTFE

Optional: Edelstahl­verrohrung
(SS 321 ähnlich 1.4541)
und 1.4571

Standard: PTFE

Optional: Edelstahl­verrohrung
(SS 321 ähnlich 1.4541)

Edelstahl­verrohrung
(SS 321 ähnlich 1.4541)

Messgasanschlüsse

Standard: Edelstahl SS 316 (ähnlich 1.4401)
Standard: Swagelok® -Rohr­ver­schrau­bungen für ø6mm

Optional: Swagelok® -Rohr­ver­schrau­bungen für ø¼"

Optional: NPT-¼" (Innengew.)

Optional: Swagelok® -Rohr­ver­schrau­bungen für ø¼"

 

Optional: Swagelok® -Rohr­ver­schrau­bungen für ø¼"

Option: PFA-Verschraubungen für Kunststoffschläuche DN 4/6
(nur in Verbindung mit PTFE Schlauchleitungen)

 
 Gemeinsame Technische Daten
CONTHOS 3E | CONTHOS 3F | CONTHOS 3F - Ex p | CONTHOS 3F - HT

Technische Änderungen vorbehalten

Datenausgabe, Ein- und Ausgänge

Bediener­schnittstelle

LC-Display (40 Zeichen x 16 Zeilen) + Balkendiagramm

Analysatorstatus als Klartextbeschreibung sowie Meldung über Digital-Ausgänge

Sprache: umschaltbar zw. deutsch & englisch

Messsignal­ausgänge

2 unabhängig voneinander parametrierbare, galvanisch-getrennte Analogausgänge (mit gemeinsamer Masse;
RBürde = 600 Ohm max)

Verfügbare Ausgangspegel: 0 - 20 mA, 4 - 20 mA, 4 - 20 mA mit überlagertem Gerätestatus (nach NAMUR-NE 43) sowie Testsignale (0, 4, 10, 12 und 20 mA)

Digital-Ausgänge
1 bis 3
(Analysator-Status)

Sammel-Statusmeldungen (gemäß NAMUR NE 107) über Relaiskontakte (28 V max.; 350 mA max.):

AUSFALL (DO 1) | WARTUNGSBEDARF (DO 2) | FUNKTIONSKONTROLLE (Wartung) (DO 3)

Analog-Eingänge
(optional)

3 galvanisch-getrennte, parametrierbare Analog-Eingangskanäle zur Querempfindlichkeitskorrektur
0 - 20 mA oder 4 - 20 mA (Ri = 50 Ohm)

Querempfindlich­keits­korrektur

3 Rechenkanäle für die statische und/oder dynamische Querempfindlichkeitskorrektur (dynamische Korrektur nur in Verbindung mit der optionalen Analogeingangskarte bzw. RS-485)

Digital I/O
(optional)

Digitale Eingänge: 8 parametrierbare, galvanisch getrennte Eingänge (6 - 24 VDC; 10 mA max.)

  • ferngesteuerte Messbereichsauswahl
  • ferngesteuerte Nullgas- und Prüfgas-Kalibrierung
  • ferngesteuerte Auslösung und Unterbrechung von automatischer Kalibrierung
  • Anpassung der Querempfindlichkeitskorrektur bei externen Analysatoren mit 2 Messbereichen
  • Zuordnung eines benutzerdefinierten Eingangssignals zu einem digitalen Ausgang

Digitale Ausgänge: 7 parametrierbare Relaisausgänge (28 V max.; 350 mA max.)

  • Grenzwertmeldung (1 Grenzwert pro Messbereich)
  • Messbereichskennung
  • Kalibriergas-Auswahl
  • Zuordnung eines benutzerdefinierten Eingangssignals zu einem digitalen Ausgang

(Bemerkung: Die Digital I/O-Hardware kann nicht zusammen mit der RS-485 Schnittstellen-Hardware eingesetzt werden.)

RS-485
(optional)

mit Modbus-Kommunikationsprotokoll, galvanisch getrennt
(Bemerkung: Die RS-485 Schnittstellen-Hardware kann nicht zusammen mit der Digital I/O-Hardware eingesetzt werden.)

Service-Schnittstelle

nicht-galvanisch-getrennte, serielle Schnittstelle für den Zugriff auf die Geräte-Konfiguration

1 Druck und Temperatur konstant

 

  • Die Stabilitätsangaben gelten für den Betrieb des Analysators mit reinen Flaschengasen. Bei Betrieb mit Prozessgasen können je nach Gasbeschaffenheit und Gasaufbereitungs­aufwand hiervon abwei­chende Stabilitätswerte auftreten.
  • Sofern nicht separat in den Unterlagen vermerkt, ist der CONTHOS Gas­analysator in Bezug auf den Explosionsschutz weder eigensicher noch ex-geschützt ausgeführt.
  • Der CONTHOS darf nicht für die Analyse von zündfähigen Gasgemischen eingesetzt werden. Bei der Zuführung von brennbaren oder toxischen Gasen in den Analysator bzw. bei Aufstel­lung des Gerätes in ex-gefährdeter Umgebung sind kundenseitig die notwendigen Maßnah­men zur Einhal­tung der entsprechenden Vorschriften vorzunehmen.
  • Der Betreiber hat dafür Sorge zu tragen, dass das Messgas staubfrei und trocken zum Analy­sator gelangt.

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