Füllstandmessung Einsatz von Radar-Füllstandmessgeräten in Siloanlagen

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Ob Pulver, Granulate oder Pellets – unterschiedliche Schüttgüter werden in Silos gelagert. Sie sorgen für den sicheren Nachschub – vorausgesetzt ihre Nutzer wissen über den Füllstand Bescheid. Radar-Füllstandmessgeräte liefern zuverlässig entsprechende Messwerte.

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Siloanlagen umfassen weit mehr als das eigentliche Silo. Die Füllstandmesstechnik ist mittlerweile ein wesentlicher Bestandteil der Anlage.
Siloanlagen umfassen weit mehr als das eigentliche Silo. Die Füllstandmesstechnik ist mittlerweile ein wesentlicher Bestandteil der Anlage.
( Archiv: Vogel Business Media )

„Eine Siloanlage besteht nicht nur aus Silos. Ungefähr die Hälfte der Anschaffungskosten fallen auf Siloanlagenkomponenten, wie die Trockenluftüberlagerung zur Vermeidung von Kondensatbildung, die Entstaubungsanlage, Absperrorgane, Austrags- und Absaugvorrichtungen, Füllstandmesstechnik, die Steuerung und Visualisierung sowie Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der Siloanlage“, macht Gerd Maass, Geschäftsführer der Siloanlagen Achberg GmbH deutlich. „Wir haben auf die Marktanforderung reagiert und liefern komplette Siloanlagen, die von Fachmonteuren montiert und in Betrieb genommen werden. Erst wenn die Anlagen von unserem Kunden abgenommen sind, verlassen unsere Monteure die Baustellen.“

Die Anlagen sind hauptsächlich für die kunststoffverarbeitende Industrie zur Lagerung von granulat- und pulverförmigen Kunststoffen ausgelegt. Erklärtes Ziel des Unternehmens ist die Minimierung von Schnittstellenproblemen, denn wie Maass immer wieder feststellt: „Bei der Definition einer Komplettanlage gehen die Meinungen auseinander. Die Füllstandmessung gehört auf jeden Fall zur Komplettanlage und nimmt eine sehr bedeutende Stellung bei uns ein.“ Das Unternehmen liefert aus diesem Grund Silos inklusive der passenden Messtechnik. Dafür stehen geschulte Monteure bereit, die sich mit der Messung von Füllständen von Kunststoffgranulaten auskennen.

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Details sind gefragt

Generell haben sich in den vergangenen zehn Jahren die Anforderungen an die Messtechnik entscheidend verändert. Wurden früher die Füllstände teils per Sichtkontrolle an Schaugläsern, mit Grenzfüllstandmeldern zur Ermittlung des Bestellpunktes oder mit Lotsystemen zur quasi-kontinuierlichen Füllstandmessung erfasst, vollzieht sich allmählich ein Wechsel. So wird heute immer mehr eine berührungslose und kontinuierliche Füllstandmessung gefordert, die so genau wie möglich den Füllstand in Prozent, Kubikmeter oder Tonnen wiedergeben kann. Die Herausforderungen für die Sensoren liegen vor allem in den typischen Messbedingungen, und dazu gehören Befüllungslärm, Schüttkegel und schlechte Reflexionseigenschaften.

Der Anwender hat die Wahl zwischen Wiegesystemen, Lotsystemen sowie Ultraschall und Radartechnik. Bisher wurden vor allem elektromechanische Lotsysteme und Ultraschallverfahren eingesetzt. Wiegesysteme sind verhältnismäßig aufwändig und kostenintensiv. „Die Messgenauigkeit ist zwar besser als bei den restlichen Messsystemen, doch stehen die Kosten für den konstruktiven Aufwand an Silo und Fundament sowie für die Inbetriebnahme in einem unwirtschaftlichen Verhältnis zur besseren Messgenauigkeit“, hält Maass fest.

Klassiker mit Nachteilen

Die Klassiker unter den Messverfahren sind Lotsysteme, die seit über 30 Jahren zuverlässig eingesetzt werden. Der Nachteil, dass es sich hierbei um eine nicht kontinuierliche und nicht berührungslose Füllstandmessung handelt, steht dem Vorteil der Prozesssicherheit gegenüber. Darüber hinaus ist der elektrische Verdrahtungsaufwand höher als bei anderen Messsystemen.

Die Ultraschallmessung ist zwar berührungslos und kontinuierlich. Die Erfahrungen der letzten 20 Jahre haben jedoch gezeigt, dass dieses Messprinzip in Schüttgutsilos nicht zuverlässig arbeitet und den Anwendern viele Probleme bereitet hat. „Man tut dem Kunden nichts gutes, wenn man ihm heute noch eine Ultraschallmessung verkauft. Das hat für den Kunden ausschließlich Kostenvorteile, jedoch nur kurzfristig“, erklärt Maass.

Ein weiteres Problem beider Verfahren: Die Funktion ist bei der Befüllung und Betriebsbedingungen wie Staub und Luftströmungen oft eingeschränkt. So wartete man für die eigentliche Messung, bis sich der Staub gesetzt hat. Die umständliche Folge: Häufig mussten die bisherigen Sensoren nach der Endabnahme nochmals abgeglichen werden – mit entsprechend höheren Servicekosten.

Radar auf dem Vormarsch

Seit rund eineinhalb Jahren wird für Anwendungen im Silo verstärkt die Radarmessung eingesetzt – mit steigender Tendenz. „Ich kann bei der Radartechnologie nicht viel falsch machen“, fügt Maass an. „Es handelt sich um eine kontinuierliche Messung, die funktioniert, und bisher haben wir noch keine negativen Erfahrungen damit gemacht. Schon allein aus diesem Grund sind wir ein starker Verfechter dieser berührungslosen Messtechnik.“

Radarsignale werden durch Staubpartikel in der Luft kaum gedämpft. Das Messprinzip Radar stellt so ein ideales Verfahren bei der pneumatischen Befüllung dar. Mittlerweile wurden die Empfänger so optimiert, dass selbst kleinste Signale detektierbar werden. Die Füllstandmessung in Schüttgütern ist damit weitgehend unabhängig von den Produkteigenschaften und dadurch der kapazitiven Messung ebenso überlegen wie der Ultraschallmessung.

Spezialist für diese Messungen und langjähriger Partner von Siloanlagen Achberg ist das Schiltacher Unternehmen Vega. Dank langjähriger Entwicklungsarbeit bietet Vega gleich zwei Radargeräte für Schüttgüter.

Hochempfindlich

Während der Radarsensor Vegapuls 67 für Aufgaben im Schüttgutbereich bis 15 m entwickelt wurde, besitzt der Vegapuls 68 ein erweitertes Anwendungsspektrum. Auf Grund der erheblich gesteigerten Empfindlichkeit des Empfängers liefern die Sensoren trotz der höheren Signaldämpfung bei Schüttgütern zuverlässige Messwerte. Durch die optimierte Radartechnologie kann der Sensor noch Signale auswerten, die um den Faktor 1000 kleiner sind als bei herkömmlichen Radargeräten. Die hohe Empfindlichkeit der Sensoren bietet selbst bei unterschiedlichen Schüttgeometrien noch genügend Leistungsreserven für die zuverlässige Füllstandmessung. Sie messen Produkte mit DK-Werten ab 1,6 und höher. Darüber hinaus lässt sich der Vegapuls 68 dank einer breiten Auswahl an Antennen (Horn- und Parabolform), verschiedenen Gewinde- und Flanschanschlüssen und einer Schwenkhalterung auf unterschiedlichste Anwendungen einstellen. Er bewältigt Temperaturen bis 200 °C und Prozessdrücke bis 40 bar.

Prozesssicherheit im Vordergrund

Von diesen Eigenschaften ließ sich auch Maass überzeugen: „Bei uns steht die Prozesssicherheit im Vordergrund“, macht Maass deutlich. „Wenn ich ein zweites Mal wegen der Messtechnik zur Anlage hinausfahren muss, ist das einmal zuviel.“ Für den Anlagenbauer Maass bietet die Radartechnik den Vorteil, dass die Sensoren vor Auslieferung montiert und abgeglichen werden können, ein weiterer Abgleich ist nicht nötig. Mittlerweile hat Maass bereits 80 bis 100 Geräte des Typs Vegapuls 68 eingebaut und schätzt besonders die intensive und unkomplizierte Zusammenarbeit. „Ich glaube, auch Vega hat bei der Silomessung von Kunstststoffgranulaten viel von uns gelernt“, lacht er und fügt erklärend hinzu: „Kunststoffgranulate sind durch ihre sehr kleinen Reflexionen schwierig zu messen. Mittlerweile kennen wir jedoch beide die Besonderheiten dieses Produktes.“

Damit sich die Radartechnik gegenüber Ultraschall durchsetzen kann, wird nach seiner Einschätzung vor allem der preisliche Aspekt eine Rolle spielen. Diesem Argument setzt Vega mittlerweile den Vegapuls 67 entgegen, der für Standardmessungen im Schüttgutbereich entwickelt wurde. Auch dieser lässt sich von Luftverwirbelungen und Lärm, Staubaufkommen und starken Temperaturschwankungen nicht beeinflussen. Zusammen sind beide Messgeräte ein gutes Team, die für alle Herausforderungen im Schüttgutbereich gerüstet sind.

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