Automatisches Wägesystem zur gravimetrischen Auswertung von Schwebstaubfiltern mit einem Durchmesser von 150mm
Typ: AWS 2

Das automatische Wägesystem AWS-2 erfasst und dokumentiert den Feinstaub der Aussenluft gemäß DIN EN 12341 (PM10) und DIN EN 14907 (PM2.5) welcher mit Filtergeräten und Probenahmesystemen auf Filtern mit einem Durchmesser von 150mm gesammelt wurde.

Genaues vollautomatisches Wiegesystem Automatische Erfassung und Dokumentation der Feinstaubkonzentration Vermeidung von Fehlmessungen Deutliche Entlastung der Mitarbeiter durch automatisierten Ablauf des Wiegeprozesses durch stark reduziert personelle Betreuung. Schutzhaube zur Vermeidung der Verunreinigung (Kontamination) des Systems durch das Eindringen von Aussenluft. Bei Aufstellung des automatischen Wiegesystems in einer konditionierten Umgebung z.B. 20°C und 50% rel. Luftfeuchtigkeit ist keine zusätzliche Klimatisierung erforderlich. Integrierte Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung optional. Integrierte Markierstation Ionisationsgebläse für z. B. Teflonfilter optional.

Einführung in das automatische Wiegesystem

Die eloxierten Aluminiumaufnahmeringe sind mit vergoldeten glasfaserverstärkten Epoxydharzgrundplatten (FR4) versehen, auf denen die Filter aufliegen. Die Vergoldung dient hauptsächlich dem Potentialausgleich. Daneben sind die Auflageflächen dadurch leicht zu säubern und ausserdem finden durch die Goldauflage keine Wechselwirkungen zwischen Filter und Auflage statt (Kontaminierung). Vor dem Sammelzyklus werden die unbelasteten Filter in den Magazinen deponiert und zur späteren Identifizierung mit einem Code versehen. Danach werden die Filter konditioniert und für den Sammelzyklus in die Filter- kassetten der Sammelgeräte eingelegt. Nach dem Sammelzyklus werden die kodierten und staubbelasteten Filter als erstes in die Aufnahmeringe eingelegt und diese dann in den Magazintürmen abgelegt (16 Filter / Magazinturm). Das Wägesystem wird danach mit den bis zu zwanzig Magazintürmen bestückt.

Filtererkennung (Lesevorrichtung) 

Wie bereits erwähnt, ist eine Voraussetzung zum Betrieb und zum Ablauf des gesamten automatisierten Wiegeprozesses die Notwendigkeit, die Filter zu kenn-zeichnen und zu identifizieren.Bei Filtern mit einem Durchmesser von 47 mm und einem Beladungs-durchmesser von 41 mm steht eine Ringfläche von 3 mm Breite für Markierungen zur Verfügung. Mit einer ausserhalb des automatischen Wiegesystems befind-lichen digital gesteuerten Schneidvorrichtung wird auf dem Kreisbogen auf dem Rand der Filter ein Binärcode eingebracht. Jede Markierung ist ca. 1,5 x1,5 mm gross. Die Programmierung der Codes erfolgt über den Steuer- und Datenerfassungs- PC auf dem eine Software „Filter-markieren“ installiert ist. Die Identifizierung der Filter erfolgt in der im AWS integrierten Lesestation. Der auf dem Filterrand angebrachte Binärcode wird mit einerm digitalen Bildverarbeitungssensor identifiziert. Der Binärcode wird nach dem Lesen im Speicher des Steuer- und Datenerfassungs- PC abgelegt.

Filtererkennung

Vor der Wägung werden die Filter zuerst durch eine im System eigebaute Lesevorrichtung identifiziert. (Identifikationskamera mit ORC-Technik - Optical Character Recognition) Neben der Filterkennung werden bei Start des Wäge- und Konditionierungs-Prozesses die folgenden Messwerte gespeichert: 

• Temperatur
• Feuchte
• Luftdruck
• Konditionierungszeitraum
• Nummer der Magazinscheibe
• Filterposition innerhalb der Magazinscheibe
• Filtercode zur Identifizierung
• Datum und Uhrzeit
• Sammelzeit
• Mittelwerte aus der Anzahl der gewählten Wägungen vor bzw. nach der Belastung der Filter mit Staub

Einrichtung zur Temperaturregelung und Feuchtigkeitsregulierung der Umgebungsluft Das automatische Wägesystem muss die definierten klimatischen Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit sicherstellen. Auch der Eintrag von luftgetragenen Fremdpartikeln muss vermieden werden. Das System ist deshalb mit einer Schutzhaube abgeschlossen. Bei Aufstellung des automatischen Wägesystems in einer entsprechend konditionierten Umgebung z.B. 20°C und 50% rel. Luftfeuchtigkeit kann auf eine integrierte Klimakonditionierung verzichtet werden. Das Automatische Wägesystem kann optional mit einer Klimatisierung ausgestattet werden. Die Temperatur wird dabeil durch Heizen und Kühlen sichergestellt. Mit einer Ultraschall-Luftbefeuchtungsanlage mit hoher Betriebssicherheit (adiabatisches Befeuchtungsprinzip) kann die Anlage die geforderte relative Luftfeuchtigkeit sehr genau regeln. Dies wird mit Hilfe eines eingebauten Aerosolnebelverteilers in Verbindung mit einem Hygrostat erreicht. Die Anlage ist sehr leise und wirtschaftlich und hat ein hervorragendes Regelverhalten. Zur Sicherheitsausstattung gehört ein Thermoschutz, ein Überlaufschutz und ein Trockenlaufschutz.

Filtertransportvorrichtung

Zwischen den Drehtischen befindet sich eine Filtertransporteinrichtung mit einer Filtertransportgabel, die sowohl in der Höhe verfahren werden kann als auch eine Drehbewegung durchführen kann. Dadurch können aus den beiden Drehtischen mit den Magazintürmen jeweils die entsprechenden Filter entnommen werden. Die so entnommenen Filter werden dann zur Druck- bzw. Wiegestation transportiert, um nach der Druck- oder Wiegeoperation wieder in den Magazintürmen abgelegt zu werden.

 Auswertung und Dokumentation

Durch die mitgelieferte Auswertesoftware können die gespeicherten Daten in Datenbanken oder in Excel zur Nachbearbeitung verwendet werden. Kundenspezifische Anpassungen können zusätzlich optional bereitgestellt werden.

Neben den vorher bereits erwähnten Daten wird nach dem Wägeprozess noch das Gewicht des unbelasteten und  belasteten Filters abgespeichert

Informationen zu den Filtermaterialien

Die folgenden Filtermaterialien können mit dem AWS gewogen werden:

• Glasfaserfilter Wathman
• Quarzfaserfilter

(Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern)

Einführung in das automatische Wägesystem AWS-2

Auf Grund verschiedener Europäischer Richtlinien muss die Schwebstaubbelastung der Aussenluft gemessen werden. Hierzu werden u.a. High Volume Sampler eingesetzt, welche die zu messende schwebstaubbelasteteLuft mit Hilfe einer Vakuumpumpe ansaugen, durch Trennstufen (Impaktoren) in seiner Größe fraktionieren und diese dadurch gewonnenen Staubpartikel auf einem Filter ablegen.

Die Erfassung der Staubkonzentration des gesammelten Staubes erfolgt bisher durch manuelle Wägung in einem externen Labor. Zur diskontinuierlichen Erfassung und Dauerüberwachung der Staubkonzentration werden meist Filterwechseleinheiten verwendet, welche die einzelnen über einen definierten Zeitraum beaufschlagten Filter automatisch in einem Magazin ablegen und die Sammler jeweils mit einem neuen Filter bestücken. Dadurch kann über eine relativ lange Zeit Staub für eine danach folgende Bewertung gesammelt werden.

Das automatische Wägesystem AWS-2 für Filter mit einem Durchmesser von 150 mm, wie sie in High-Volume Samplern verwendet werden, wurde für die Erfassung und Dokumentation der Feinstaubkonzentration der Aussenluft entwickelt.

Da sowohl die unbelasteten Filter als auch die staubbelasteten Filter zur Bildung eines Mittelwertes mehrere Male gewogen werden müssen, ergibt dies eine sehr grosse Anzahl von Wägungen, die das Personal durch das konzentrierte und eintönige Arbeiten allgemein stark beansprucht. Durch das automatische Wiegen einer grossen Anzahl von Filtern entfällt das manuelle Wiegen der einzelnen Filter, wodurch das Personal stark entlastet wird und der Fehlereintrag bei der Messung und Übertragung der Messwerte durch den subjektiven Faktor Mensch praktisch ausgeschlossen wird. 

Die Filter werden sowohl vor dem Sammelzyklus als auch danach bei einer festgelegten Temperatur und definierter rel. Luftfeuchtigkeit über einen wählbaren Zeitraum konditioniert. Deshalb ist es notwendig, dass auch das automatische Wägesystem diese definierten klimatischen Bedingungen sicherstellt.

Aus der Differenz des Gewichtes zwischen beladenen und unbeladenen Filtern und unter Berücksichtigung der Gesamtluftmenge während der Sammelzeit ergibt sich die Staubkonzentration in µg/m3.

Voraussetzung für einen automatisierten Ablauf des gesamten Prozesses ist eine Kennzeichnung und damit eine Identifizierbarkeit der einzelnen Filter. Hierfür wird eine separate Filterkennzeichnungsvorrichtung verwendet. Auf dem automatischen Wägesystem ist für die Identifizierung eine entsprechende Lesevorrichtung vorhanden.

Filtermagazine

Auf Grund der wesentlich grösseren Filter mussten bei der Entwicklung der Anlage, im Gegensatz zum AWS-1, ganz neue Wege beschritten werden, um eine grosse Anzahl von Filtern mit diesen Abmessungen in Magazinen aufzunehmen und durch eine entsprechende Filtertransporteinrichtung bewegen zu können. 

Die Filter werden bei diesem neuen Wägesystem in Aufnahmeringe eingelegt, die wiederum in einem Magazinturm mit 16 Fächern abgelegt werden. Das Wäge- system besitzt zwei Drehtische, die jeweils 10 Magazintürme aufnehmen können, sodass in der Anlage insgesamt 320 Filter deponiert und danach vollautomatisch ausgewertet werden können.

Die einzelnen Magazintürme können aus dem System entnommen werden, um diese dann durch den Betreiber ausserhalb leicht mit den Filtern bestücken zukönnen.

Mikrowaage

Als Waage wird eine Mikrowaage mit einer Ablesbarkeit von 0,001 mg verwendet. Das System ist mit einer Sartorius Wägezelle ausgestattet. Andere Wägesysteme sind aber auf Nachfrage integrierbar. Die verwendete Wägezelle wurde für diesen Einsatz mechanisch modifiziert, so dass die Filtertransportgabel die zu wägenden Filter auf die Waage auflegen und wieder abnehmen kann. Alle Änderungen an der Waage haben keinen Einfluss auf die vom Hersteller der Waage garantierten technischen Daten. 

Technische Daten

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