Bauen Sie auf robuste Füllstandmessung.
Die Herausforderung bestand darin, ein System zu finden, das auch in dieser staubigen Umgebung zuverlässig misst. Zusammen mit UWT wurde eine freistrahlende kontinuierliche Füllstandmessung konfiguriert. Zusätzlich wurde eine Vibrationsgabel zur Überfüllsicherung innerhalb der LKW-Transporter installiert.
- Smarte berührungslose Radarmessung
Aufgrund der rasanten Entwicklung der Baustoffindustrie in vielen europäischen Ländern innerhalb der letzten Jahre ist die Nachfrage nach weiteren modernen Lösungsansätzen stark gestiegen. Um Prozessabläufe während der Zementherstellung möglichst zuverlässig zu unterstützen, muss geeignete Sensorik zur Inhalts- und Grenzstandmessung gefunden werden.
Ein Hersteller von Beton- und Putzprodukten für den Baustoffsektor in Italien wollte mit einem Redesign der bestehenden Messtechnik seine Werksausstattung modernisieren. Es werden hauptsächlich vordosierte Produkte angeboten, die das Leben auf der Baustelle erleichtern sollen. Der Hersteller suchte unter anderem nach einem zuverlässigen Füllstandmesssystem für seine neuen Zementlagersilos. Die Anforderungen an den Sensor waren nicht einfach. Die Umgebung ist sehr staubig mit einem hohen Anhaftungsgrad des Materials. Die Zementoberfläche weist nach dem Befüllen oder beim Entleeren außerdem steile Schüttwinkel auf.
Wenn es um die Lagerung von Zementprodukten geht, muss die Technologie auch mit Feuchtigkeit fertig werden, die zum Verklumpen von klebrigen Materialien neigt, sowie mit geringer Dichte und niedriger Dielektrizitätskonstante. Außerdem tritt im Winter Kondensation auf, die die Messung beeinträchtigen kann.
Zusammen mit dem lokalen Partner SMERI S.R.L testete das Team von UWT Level Control daher unter realen Anwendungsbedingungen verschiedene Technologien, die bereits in extrem staubigen Prozessumgebungen erfolgreich eingesetzt wurden. Die messtechnische Auslegung der Lagersilos erfolgte schließlich mit dem freistrahlenden Radarsensor NivoRadar® NR 3100, der entsprechend den speziellen Einbauanforderungen konfiguriert wurde. Das Messgerät muss Entfernungen bis 19 Meter und DK-Werte von 3 – 4 bewältigen. Bei Abfüllprozessen herrscht eine extrem staubige Umgebung mit hohem Verschmutzungsgrad. Die Prozesstemperaturen liegen im Bereich bis zu 80°C bei 0,8bar Druck.
Die 78 GHz Technologie des Radarsensors hat einen 4° schmalen Radarstrahl und garantiert ein zuverlässiges Füllstandsignal in den Einkammersilos. Auch während des Befüllens hat die Reflexion von der Oberfläche des Materials eine hohe Echozuverlässigkeit.
Elektromagnetische Wellen bilden die Grundlage der Füllstandmessung mit Radar.
Ein Radarsensor sendet eine gebündelte elektromagnetische Welle aus, die von Objekten als Echo reflektiert und anschließend vom Sensor ausgewertet wird. Zur Kategorie der Radare gehören neben freistrahlenden Radarsensoren auch solche auf Basis der geführten Mikrowellentechnologie, die als geführtes Radar, TDR (Time Domain Reflectometry) oder auch GWR (Guided Wave Radar) Sensoren bezeichnet werden. Der grundlegende Unterschied zwischen freistrahlenden Sensoren und geführten Radarsensoren besteht in der Art und Weise, wie die elektromagnetischen Wellen das zu messende Medium erreichen. Während freistrahlende Radarsensoren spezielle Antennentypen verwenden, um die Wellen berührungslos in Richtung des Materials zu übertragen, benötigen geführte Radarsensoren eine Sonde (Stab oder Kabel) als Wellenleiter, entlang der das Signal zum Medium geführt wird. Die Sonde hat Kontakt mit dem Medium. Freistrahlende Radarsensoren werden im Allgemeinen durch ihre Frequenz charakterisiert, da diese für die berührungslose Füllstandbestimmung in Prozess- oder Lagerbehältern wichtig ist. Radarsensoren mit hohen Frequenzen können kompakter gebaut werden, haben kleinere Abstrahlwinkel und bessere Reflexionseigenschaften, was letztendlich zu präzisen und zuverlässigen Messergebnissen führt. Daher arbeiten die ausgewählten Freistrahlradarsensoren auch mit 78 GHz Technologie.
Die Kombination aus hoher Staubentwicklung und anhaftender Materialeigenschaft stellte für den Radar keine Herausforderung dar, da der Luftspülanschluss eine regelmäßige, zyklische Reinigung der Linsenantenne ermöglicht. Die Inbetriebnahme mit dem Schnellstartassistenten war einfach und intuitiv. Das macht das NR 3100 zur richtigen Wahl in der Zementlagerung. Durch den integrierten Verstellflansch konnte der Sensor perfekt auf die gewünschte Position auf dem Silodach ausgerichtet werden.
- Allspannung & Keine extra Kalibrierung
Darüber hinaus suchte der Hersteller nach einem zuverlässigen Sensor zur Erkennung des maximalen Füllstands in mehreren LKW-Transportern. In diese Tanks werden neben dem Zement auch andere Feststoffe gefüllt. Es sollte ein robuster Sensor für diese raue Umgebung mit staubiger Atmosphäre und Ablagerungen sein.
Abhängig von diesen Anforderungen bieten sich Vibrationsgrenzschalter als Voll-, Bedarfs- und Leermelder an, da sie sich besonders für den Einsatz in klebrigen, feinen Medien eignen.
Hauptbestandteil des Vibrationsgrenzschalters ist ein Piezostapel, der elektrisch angeregt wird und dadurch in Schwingung versetzt wird. Das Design dieses Piezos bestimmt maßgeblich den Einsatzbereich. Bei der Schwinggabel versetzen elektronisch angeregte Piezos die Gabel in Schwingung. Sobald der Sensor mit Material bedeckt ist, wird die Schwingung gedämpft und die daraus resultierende elektrische Stromänderung bewirkt ein Schalten des Ausgangssignals. Sobald der Materialpegel unter den Sensor fällt, kann dieser wieder frei schwingen und das Ausgangssignal wird zurückgesetzt.
Die Schwinggabel Vibranivo® VN 2020 mit hoher Empfindlichkeit, unabhängig von staubiger Umgebung und begrenztem Einbauraum war in diesem Fall eine ideale Lösung. Für eine dauerhaft präzise Grenzstandmessung in den LKW-Transportern wurden die Geräte mit einem Aluminium-Druckgussgehäuse und robusten Edelstahlverlängerungen ausgestattet. Sie verfügen über alle erforderlichen internationalen Zulassungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (Gas und Staub). Der Schalter ist ein Plug-and-Play-Sensor und war einfach in Installation und Inbetriebnahme. Es ist mit einer Universalspannungselektronik ausgestattet und kann ohne Kalibrierung in Betrieb genommen werden.
Der Anlagenbetreiber freute sich, eine präzise und robuste Füllstands- und Grenzstandmessung installieren zu können, um den wechselnden Betriebsbedingungen, hohen Temperaturen, Anhaftungen und unterschiedlichen Messbereichen gerecht zu werden.
