Staubkonzentrationsmessgerät

Dust Concentration and Opacity Monitor

D-R 290

D-R

29

0

Dual-ChannelDust/Opacity Monitor ✔

Auto-Setup ✔

Auto-Adjusting ✔

Wide-Band LED ✔

Auto-Ranges ✔

Easy Installation ✔

EEx Version ✔

■ Zulassungen

■ Typgeprüft nach den Richtlinien für Emissions-Messgerätedes Bundesumweltministeriums durch den TÜV Rheinland/Berlin-Brandenburg, Prüfbericht 936/801017/A

■ Aufgeführt in der Liste der geeigneten Messgeräte zur lau-fenden Aufzeichnung von Emissionen, veröffentlicht imBundesanzeiger am 15.05.2003.

■ Registration

■ Type tested to the guidelines for emission measuringequipment of the Federal Ministry of Environment by TÜVRheinland/Berlin-Brandenburg, test report 936/801017/A

■ Itemized in the list of suitable instruments for continuousregistration of emissions, published in the Bundesanzeigerof May 15th, 2003

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Staubkonzentrations-messgerätD-R 290

■ In-Situ-Messverfahren,kontinuierliche Messung

■ Lange Lebensdauer durch Halblei-terlichtquelle

■ Optimale Auswertung der Messsig-nale durch eine Super-Breitbanddiode (SWBD), dadurchstabilere Messung im Vergleich zuherkömmlichen Geräten mit LEDs

■ Leistungsstarke Mikroprozessor-technik

■ Messwertanzeige über LC Displayin Opazität, Extinktion oder inmg/m3

■ Automatische Funktionstests mitKorrektur der Messwerte bezüg-lich der Verschmutzung

■ Optik und Elektronik in hermetischabgeschlossenem Gehäuse

■ Einfache Justierung ohne zusätzli-che Einrichtungen

■ Wartungsarm durch optimaleSpülluftführung

■ Programmierung über das Bedien-display oder über eine Bus-Schnittstelle

■ Messdaten verfügbar als Analog-signal oder über eine Bus-Schnitt-stelle

■ Zwei Analogausgänge mit um-schaltbaren Messbereichen

■ Transmission - Staub

Die fotoelektrische Messung der Trans-mission T (= Durchstrahlungsvermögen) be-ruht auf der Bestimmung der Schwächungdes durch ein partikelhaltiges Gas gesand-ten Lichtstromes.

Verschiedene Systeme arbeiten mit ei-ner schmalbandigen LED-Lichtquelle mit ei-ner spektralen Empfindlichkeit zwischen 500- 600 nm und nutzen direkt das von der LEDausgesendete Licht und haben daher einestark temperaturabhängige Empfindlichkeit.

Die DURAG Super-BreitbanddiodeSWBD mit einer wesentlich breiteren spek-tralen Empfindlichkeit von 400 - 700 nmführt zu einem stabileren Messsystem mitkonstanteren Messergebnissen. Eine blaueGallium-Nitrit-Diode in Verbindung mit ei-ner Fluoreszenzschicht erzeugt ein weißesLicht, das neben dem langwelligen Licht derLumineszenzstoffe auch die Emissionsban-de der normalen Leuchtdiode enthält.

Ausgehend von der Transmission kannder Staubgehalt entweder als Opazität Ooder als Extinktion E dargestellt werden.

Die Opazität kann mit der Lichtaus-löschung verglichen werden und zeigt pro-zentual die Menge des absorbierten Lichtesan. Die Opazitätsanzeige wird hauptsächlichin den USA und im asiatischen Raum ver-wendet. Der Vorteil der Opazität ist, dass dieGeräte nicht kalibriert werden. Der Nachteil

ist die Abhängigkeit des Messergebnissesvon der Messstelle. Auch wenn eine Um-rechnung von der Messstelle auf die Schorn-steinmündung durchgeführt wird, so wer-den Einflüsse von z.B. der Farbe, der Größeund der Oberflächenbeschaffenheit der Par-tikel nicht berücksichtigt. Durch den nicht-linearen Zusammenhang zwischen demStaubgehalt und der Opazität erhöht sichdie Opazität bei Verdopplung des Staubge-haltes im oberen Bereich nur um ca. 15 %.

Die Extinktion verläuft durch die Loga-rithmierung linear mit dem Staubgehalt:Doppelter Staubgehalt bedeutet doppelteAnzeige des Gerätes. Die Extinktion wird inEuropa und zunehmend auch im asiatischenRaum verwendet. Durch die Kalibrierung derMessstelle (nicht des Messgerätes) nach derVDI 2066 bzw. EPA CFR 40 Part 60 #5 wird ei-ne exakte Anzeige des Staubgehaltes inmg/m³ ermöglicht. Der Extinktionskoeffi-zient k wird durch gravimetrische Ver-gleichsmessungen bestimmt. Nach demVerfahren des kleinsten quadratischen Feh-lers wird aus mindestens 15 Einzelmessun-gen die Kalibrierkurve für die Messstelle auf-gestellt. Unter realen Betriebsbedingungenmuss man davon ausgehen, dass derselbeStaubgehalt je nach Korngrößen- und Strö-mungsverteilung zu unterschiedlichen An-

Spektrale Empfindlichkeit der neuen DURAG SWBD-TechnologieSpectral Sensitivity with DURAG’s new SWBD Technology

Grundlagen Transmission Transmission Basics

zeigen führen kann. Somit genügt es nicht,eine Kalibrierkurve anzugeben; es müssenauch die entsprechenden Unsicherheitsbe-reiche Y1, Y2 und Y3, Y4 berücksichtigt wer-den.

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D-R 290Dust Concentrationand Opacity Monitor

■ In-situ measuring principle,continuous measuring

■ Long life solid state light source

■ Optimal evaluation of measuringsignals due to a Super Wide BandDiode (SWBD). Measurement ismore stable than with conventio-nal LED systems

■ High performance microprocessortechnology

■ LC Display in opacity, optical den-sity or in mg/m3

■ Automatic zero and span checkwith soiling correction of measu-red values

■ Optics and electronics in a herme-tically sealed housing

■ Simple alignment without specialtools

■ Reduced maintenance due to ad-vanced purge air system

■ Programming via control displayunit or remote bus interface

■ Measuring data available as ana-log current or via bus interface

■ Two analog output signals availa-ble with switchable ranges

Kalibrierung von Staubmessgeräten Calibration of Dust Meters

■ Transmission - Dust

The photoelectric measurement of thetransmission T (=irradiation capability) isbased on the determination of the attenua-tion of light sent through a gas containingdust particles.

Several systems are implementing a nar-row-band LED light source with a spectral re-sponse between 500 and 600 nm using thelight which is directly emitted from the LED.Therefore the response is temperature de-pendent.

The DURAG Super Wide Band DiodeSWBD, with a spectral response substantiallyenlarged to 400 - 700 nm, results in a morestable measuring system with results that aremore constant. A blue Gallium Nitrite diode inconnection with a fluorescent layer producesa white light, which contains the broad bandof wavelengths associated with the lumines-cence material as well as the emission band ofa normal light emitting diode.

From the Transmission, the dust load canbe displayed either as Opacity O or as Extinc-tion (optical density) E.

The Opacity can be compared with the at-tenuation of light and shows the percentageof absorbed light. The Opacity measurementis used mostly in the USA and Asia. The ad-vantage of Opacity is that the measuring de-vices must not be calibrated. The disadvan-

tage is the dependency of the measuring re-sult from the measuring location. Althoughthere is a re-calculation from the monitor lo-cation to the stack emission outlet, the influ-ences from the color, the shape and the sur-face structure of the particles are not takeninto account. Due to the non-linear relation-ship between the dust load and the opacity,the opacity is increased by only approx. 15%when doubling the dust load in the uppermeasuring range.

The Extinction (optical density) runs lin-ear to the dust load due to taking the loga-rithm: Doubling the dust amount results inthe display of the unit doubling. Extinction isused in European countries and increasinglyalso in Asia. By calibrating the measuring lo-cation (not the measuring device) accordingto VDI 2066 or EPA CFR 40 Part 60 #5, an exactdisplay of the dust load in mg/m³ is achieved.The site depending extinction coefficient k isdefined by gravimetric comparative mea-surements. According to the smallest qua-dratic error from at least 15 single measure-ments, the calibration curve is calculated forthe measuring location. Under normal oper-ating conditions we have to assume that thesame dust load can lead to different readingsdepending on grain size and flow distribu-tion. Therefore it is not sufficient to have a cal-ibration curve , but also uncertainty rangesY1,Y2 and Y3,Y4 have to be considered.

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Staubkonzentra-tionsmessgerätD-R 290

Messprinzip D-R 290 Measuring Principle of D-R 290

■ Anwendung

Das DURAG-Staubkonzentrations-messgerät D-R 290 wird zur kontinuier-lichen Messung der Stäube in Rauchgas-kanälen und Staubabzugsleitungen ein-gesetzt. Nach TA Luft und 13. und 27.BlmSchV ist es geeignet für■ Feuerungsanlagen mit Steinkohle-,

Braunkohle-, Heizöl- und Misch-feuerungen

■ Konverteranlagen, Asphaltmischan-lagen und Anlagen zur Zementher-stellung

■ sowie alle Anlagen, bei denen dieStaubkonzentration quantitativ ge-messen werden soll.

Die Messwerte können sowohl in Opazität,Extinktion als auch in mg/m3 angezeigtwerden.

■ Grundlegende EigenschaftenDas Gerät arbeitet im Zweistrahl-

Wechsellichtverfahren nach dem Auto-kollimationsprinzip, d.h. der Lichtstrahldurchquert zweimal die Messstrecke. DieLichtstrahlschwächung durch den Staub-gehalt in der Messstrecke wird gemessenund ausgewertet.

Ein Fotoelement empfängt ab-wechselnd den Mess- und den Vergleichs-lichtstrahl. Die Umschaltung zwischen

Messlichtstrahl und Vergleichslichtstrahlerfolgt mittels eines Schrittmotors alle 2min für die Dauer von 2 s. Für das vomMesslicht- und Vergleichslicht erzeugteSignal ist ein gemeinsamer Verstärker vor-handen, dadurch werden Temperaturein-flüsse sowie die Langzeitdrift der Verstär-ker kompensiert. Das Sendelicht wirddurch eine getaktete SWBD Super-Breit-banddiode ohne Beeinflussung durchGleichlicht (Tageslicht usw.) erzeugt. Siegarantiert eine lange Lebensdauer. Durchdas Breitbandverhalten der SWBD ist dasMessergebnis unabhängig von Tempera-tur- und anderen Einflüssen. Durch die Ver-wendung der Breitbanddiode ist im Ver-gleich zu herkömmlichen Geräten mitschmalbandigen LED’s eine stabilere Mes-sung gewährleistet.

Das D-R 290 verfügt über zwei analogeMesswertausgänge. Jeder der Ausgängehat zwei frei wählbare Extinktions- oderOpazitätsmessbereiche, die umschaltbarsind. Die Messbereiche sind frei wählbarvon 0 .. 0,1 bis 0 .. 1,60 Extinktion oder von0 .. 20 bis 0 .. 100 % Opazität. Über eineneinstellbaren Korrekturfaktor kann dieOpazität an der Schornsteinmündung an-gezeigt werden.

Zur ordnungsgemäßen Funktion führtdas D-R 290 in einstellbaren periodischenAbständen einen Kontrollzyklus durch.Hierbei werden der Nullpunkt, die Ver-schmutzung der optischen Grenzflächen,sowie ein Referenzwert automatisch ge-

messen und angezeigt. Die nachfolgendenMesswerte werden, wenn notwendig, au-tomatisch korrigiert. Übersteigt die Korrek-tur einen frei wählbaren Wert, so wird einMeldesignal erzeugt. Durch eine Behei-zung der optischen Abschlussscheibenwird eine Kondensation / Verschmutzungvermieden.

■ Lieferumfang■ Anbauflansche■ Messkopf■ Reflektor■ Anzeige- und Bedieneinheit,

2 m Anschlusskabel■ 1 Spülluftgebläse

■ Zubehör optional■ Bus-Schnittstelle, z.B. Modbus o.a.■ Automatische Schnellschlussklappen

zum Schutz des Messkopfes und desReflektors beim Ausfall der Spülluft.

■ Wetterschutzhauben, wenn die Gerä-te in ungeschützten Räumen montiertwerden.

■ Ex geschützte Ausführung für EEx pmöglich.

■ Zusätzliche Anzeigeeinheit am Mess-ort, dadurch Anzeige- und Bedienein-heit bis zu 500 m entfernt anschließ-bar

■ Temperaturkompensation durch zu-sätzlichen Analogeingang .

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■ Application

The DURAG D-R 290 Opacity and Dust Concentration Monitor isused for continuous opacity or dust monitoring of flue gas in stacksand ductwork. According to TA Luft and 13. and 27. BlmSchV theD-R 290 is suitable for■ systems firing coal, fuel oil or a mixture of fuels■ converter plants, asphalt mixing plants and cement production

plants■ any other type of plant requiring quantitative monitoring of

opacity or dust concentrations.Measured results can be displayed as opacity, optical density or in

mg/m3.

■ Principle of Operation

The D-R 290 operates according to the principle of auto-collimation (double-pass). The light beam crosses the measuringpath twice. The system measures and evaluates the attenuation ofthe light beam caused by the dust in the measuring path.

A photo element alternately receives the measurement andcomparison light beam. Switching between the measurementbeam and a comparison light beam proceeds through an electro-magnetically actuated rotary diaphragm. For check value compen-sation, comparative measurements of 2 seconds in duration occurevery 2 minutes. There is only 1 joint amplifier for the measuringand the comparator beams, thus compensating temperature influ-ences as well as for amplifier long-term drift. The transmitted light isgenerated by a SWBD (Super Wide Band Diode) without the influ-ence of other light sources, such as sunlight. An SWBD also has along life span compared to traditional halogen lamps. Because ofthe broad band nature of the SWBD, the measurement results arenot influenced by temperature or other factors. The use of the wideband diode also offers a more stable measurement than a conven-tional narrow band LED.

The D-R 290 is equipped with two analog measurement valueoutputs. Each of the outputs has two selectable extinction or opac-ity ranges. The measurement ranges are selectable from 0 .. 0.1 to0 .. 1.6 for extinction, and from 0 .. 20 to 0 .. 100 % for opacity. Opac-ity computation of the opacity at the stack outlet by means of thestack correction factor possible.

For proper functioning the D-R 290 periodically performs acheck cycle, measuring and indicating the zero point, the soiling ofthe optical boundary surfaces as well as a reference value automat-ically. If necessary, the subsequent measuring values will be cor-rected. If the correction surpasses a freely programmable value, acorresponding indication will be generated. Condensation and de-posits are avoided by using a heated pane.

■ Scope of Delivery■ Mounting flanges■ Measuring head■ Reflector■ Display and operating panel, 2 m connectivity cable■ 1 purge air fan

■ Optional Accessories■ Bus interfaces, Modbus■ Automatic fail safe shutters as a protection for the measuring

head and reflector in case of an outage of the purge air■ Weather protection hoods when the instrument is mounted in

an unprotected area■ Explosion proof execution with EEx-p protection methods possi-

ble■ Additional on-stack display panel, thus remote display and ope-

rating panel connectable up to 500 m.■ Temperature compensation through additional analog input.

Beheizbare Abschlussscheibe des D-R 290Heated Pane of the D-R 290

SystemkomponentenSystem Components

Automatische SchnellschlussklappeAutomatic Fail Safe Shutter

D-R 290Dust Concentrationand Opacity Monitor

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■ Technische Daten D-R 290

Messbereich bezogen auf einenMeter Messweglänge

Von 0-200 mg/m3 bis maximal 0-4.000 mg/m3 Kalibrierung: entsprechend VDI 2066

Lichtquelle Super Breitbanddiode SWBD

Messbereich Extinktion 0 .. 0,1 bis 0 .. 1,6 Ext. (mg/m3)

Messbereich Opazität 0 .. 20 bis 0 .. 100 % (Stack Factor)

Messbereichsumschaltung manuell oder automatisch

Länge der Messstrecke 1 - 12 m

Ausgangssignal 2x 0-20 mA; Nullpunkt 4 mA

maximale Bürde 500 Ohm

Busschnittstelle fürProgrammierung und Messwerte Modbus

RelaisausgängeAlle Kontakte potentialfrei, 6x Status für z.B. Grenzwerte,Störung, Kontrollzyklus, usw.

Schaltleistung max. 250 V, 100 VA

Eingänge6x Status für z.B. Eingabe frei, MessbereichsumschaltungStörung Spülluft, Kontrollzyklus

Integrationszeit desAusgangssignales 5 - 1.800 s frei einstellbar

Temperaturbereiche

Zul. Umgebungstemperatur -20°C bis +50°C

Abgastemperatur oberhalb Taupunkt

Elektrische Daten

Netz 95 - 264 V, 47 - 63 Hz

Leistung ca. 30 W

Mechanische Daten

Schutzart IP65

Gewicht Messkopf ca. 10 kg

Gewicht Reflektor ca. 7 kg

Daten der Spüllufteinheit

Netz 115/230 V, 50 Hz, 0,37 KW115/230 V, 60 Hz, 0,43 KW

Förderleistung ca. 80 / 90 m3/h

Maße ca. 350 x 550 x 500 mm

Gewicht ca. 12 kg

Ausführliche Gerätebeschreibungen mit technischen Daten,Einstellanweisungen, Abmessungen und Anschlussplänen stehenauf Anforderung zur Verfügung.

■ D-R 290 Specifications

Measuring range referring to 1 mmeasuring path length

From 0-200 mg/m3 up to 0-4,000 mg/m3 Calibration:according to VDI 2066

Light source Super wide band diode SWBD

Measuring range optical density 0 .. 0,1 to 0 .. 1,6 Ext. (mg/m3)

Measuring range opacity 0 .. 20 to 0 .. 100 % (stack factor)

Range switching manual or automatic

Length of measuring path 1 - 12 m

Output signal 2x 0-20 mA; live zero 4 mA

Maximum load 500 ohms

Bus interface for programmingand results Modbus

Relay outputsall contacts voltage-free, 6x status for limit value, failure,control cycle, etc.

Maximum switching cap. 250 V, 100 VA

Inputs6x status for input enable, range selection, failure purgeair, control cycle

Output signal integration time 5 - 1,800 s freely programmable

Temperature ranges

permiss. ambient temp. -20°C to +50°C (253-323 K)

Flue gas temperature above dew point

Electrical data

Power supply 95 - 264 V, 47 - 63 Hz

Power consumption approx. 30 W

Mechanical data

Protection class IP65 / NEMA 4x

Weight of measuring head approx. 10 kg

Weight of measuring reflector approx. 7 kg

Data on purge air unit

Power supply 115/230 V, 50 Hz, 0.37 KW115/230 V, 60 Hz, 0.43 KW

Blower output approx. 80 / 90 m3/h

Dimensions approx. 350 x 550 x 500 mm

Weight approx. 12 kg

Extensive descriptions of these units with specifications, settinginstructions, dimensions and connection plans are available uponrequest.

VEREWA Umwelt- und Prozessmesstechnik GmbHKollaustrasse 105D-22453 Hamburg,GermanyTel. +49 40 554 218-0Fax +49 40 584 154

Georg Hegwein GmbH & Co. KGAm Boschwerk 7D-70469 StuttgartGermanyTel. +49 711 135 788-0Fax +49 711 135 788-5

ORFEUS Combustion Engineering GmbHKollaustr. 105, D-22453 Hamburg,GermanyTel. +49 40 554 218-0,Fax +49 40 584 154

www.durag.de

DURAG Industrie Elektronik GmbH & Co KGKollaustr. 105, D-22453 Hamburg, GermanyTel. +49 40 554 218-0, Fax +49 40 584 154DURAG, Inc.Southridge Business Center, 1355 Mendota HeightsRd. #200, Mendota Heights, Minnesota 55120, USATel. +1 651 451-1710, Fax +1 651 457-7684

DURAG India102, Sophia's Choice, St. Mark's Road, Bangalore - 560 001, IndiaTel. +91 80 5112 0223, Fax +91 80 5112 0224DURAG ChinaRoom 308, Jia 2, Mudanyuan Beili, HaidianBeijing 100083, China, Tel./Fax +86 10 620 820 84