Nachgefragt Innovatives Messtechnikpaket verspricht wirtschaftliche Füllstandmessungen

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

FüllstandsmessgeräteInnerhalb kurzer Zeit hat Endress + Hauser seine komplette Palette an Füllstandmessgeräten auf den neuesten Stand der Technik gebracht und den Anforderungen des Marktes angepasst. Der Hersteller wartet bei fast allen der 13 unterschiedlichen Messverfahren mit Neuerungen auf. Ein wahres „Power-Trio“ bilden dabei mit dem überarbeiteten Micropilot (frei abstrahlendes Radar), Levelflex (geführtes Radar) und Prosonic (Ultraschall) die drei Laufzeit-basierten Messverfahren.Zweifellos haben frei abstrahlende Radargeräte in den vergangenen Jahren erstaunliche technische Fortschritte gemacht. Die Technik glänzt heute bei mancher vorher schier unlösbaren Aufgabe. Doch ist sie der zukünftige Überflieger? Ullrich Schinle, Marketingleiter des Endress+Hauser Produktionswerkes für Füllstand und Druck in Maulburg, dazu im PROCESS-Interview.

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Ziel der „People for Process Automation“ ist es, jedem Anwender die beste Lösung in Preis und Leistung für seine Applikation zu liefern. Mit dem „Powertrio“ Micropilot, Levelflex und Prosonic bietet E+H u.a. alle drei Laufzeitverfahren an: Frei abstrahlendes Radar, geführtes Radar und Ultraschall.
Ziel der „People for Process Automation“ ist es, jedem Anwender die beste Lösung in Preis und Leistung für seine Applikation zu liefern. Mit dem „Powertrio“ Micropilot, Levelflex und Prosonic bietet E+H u.a. alle drei Laufzeitverfahren an: Frei abstrahlendes Radar, geführtes Radar und Ultraschall.
( Archiv: Vogel Business Media )

Füllstandsmessgeräte

Mit der Zielsetzung, mehr Transparenz zu schaffen und die Komplexität zu reduzieren, hatten sich die Füllstand-Spezialisten von Endress + Hauser (E+H) daran gemacht, ihr Produktportfolio gründlich zu überarbeiten. Wo es möglich und sinnvoll war, sollte das Portfolio vereinheitlicht werden. Zugleich sollten die Anwendungsbandbreite und die Einsatzbereiche erweitert sowie eine einheitliche, einfache und intuitive Gerätebedienung ermöglicht werden. In das neue Jahr ist das Unternehmen mit einem klaren Versprechen gestartet: Für die Füllstandmessung in Flüssigkeiten und Feststoffen sollen die Anwender jede noch so schwierige Applikation jetzt noch passgenauer und besser lösen können.

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Mit welchen Produkten will das Unternehmen dieses Versprechen einlösen? Wie sehen die Neuerungen konkret aus? Im Folgenden soll näher auf die besonders erfolgreichen Laufzeit-basierten Messverfahren (in diesem Jahr wird bereits das 750 000ste Laufzeitgerät gefertigt!) eingegangen werden. Mit dem „Time-of-Flight-Powertrio“ Micropilot, Levelflex und Prosonic bietet E+H alle drei Verfahren: frei abstrahlendes Radar, geführtes Radar und Ultraschall.

Power Nummer 1: Frei abstrahlendes Radar

Bei Flüssigkeiten unter extremen Prozessbedingungen (Druck, Temperatur) und bei ausgasenden (auch aggressiven) Medien ist die berührungslose Radar-Füllstandmessung eine sichere Lösung. Die Weiterentwicklung dieses Messprinzips ermöglicht auch den Einsatz in Schüttgütern nahezu unabhängig von Staub und Befüllgeräuschen. Der Micropilot arbeitet mit hochfrequenten Radar-Impulsen, die von einer Antenne abgestrahlt und von der Füllgutoberfläche reflektiert werden. Die Laufzeit des reflektierten Radar-Impulses ist direkt proportional zum zurückgelegten Weg. Aus dieser Distanzermittlung lässt sich der Füllstand im Gerät berechnen. Die von den Radargeräten genutzten Frequenzspektren liegen bei etwa 6 und 26 GHz.

„Die Radartechnik steigert von Jahr zu Jahr ihre Performance. Wir konnten im Herbst 2006 bei unserem frei abstrahlenden Radargeräten vom Typ Micropilot die Dynamik für Flüssigkeitsanwendungen mit neu entwickelten E+H Hochfrequenzmodulen um den Faktor 60 verbessern“, freut sich Carsten Schulz, Produktmanager Füllstandmesstechnik bei E+H. „Dieser Entwicklungsschritt in Kombination mit der neuen Auswertesoftware PulsMaster eXact erhöht die Messwertzuverlässigkeit deutlich.“ In Flüssigkeiten hat sich der Anwendungsbereich deutlich erweitert, d.h. das Verfahren biete, so Schulz, jetzt noch eine höhere Zuverlässigkeit auch bei geringen Dielektrizitätskonstanten, turbulenten Oberflächen und leichter Schaumbildung. Im Bereich der Schüttgüter konnte durch die Weiterentwicklung der Hochfrequenzmodule die Dynamikerhöhung um den Faktor 1000 erhöht werden, so dass Füllstände bis 70 Meter sicher gemessen werden können. Bei der neuen Gerätegeneration wurden ein durchgängiges „look and feel“ sowie einheitliche Bedientools zur Inbetriebnahme realisiert und die Diagnose und Dokumentation optimiert. Die einfachen, verständlichen Parametrierfunktionen erfordern vom Anwender keinerlei Spezialkenntnisse. Seit Januar dieses Jahres verfügt E+H zusätzlich über das nach eigenen Angaben einzige 26 GHz Pulsradargerät mit einer Genauigkeit von +/-1 mm im eichpflichtigen Verkehr.

Power Nummer 2: Geführtes Radar

Die Füllstandmessung mit geführten Radar-Impulsen ist sowohl für Schüttgüter (Seilsonden) als auch für Flüssigkeiten (Stab- und Koaxsonden) geeignet. Der Grund: Durch die sichere Führung der reflektierten Wellen spielt die Oberflächenbeschaffenheit des Mediums eine untergeordnete Rolle. Unterschiedliche Schüttkegel oder Abzugstrichter, wie sie bei Schüttgütern vorkommen, beeinflussen die Messung nicht. Die zuverlässige Messung ist auch bei turbulenten Flüssigkeitsoberflächen oder Schaumbildung gewährleistet, so die Aussage von E+H. Der Levelflex M arbeitet mit hochfrequenten Radar-Impulsen, die entlang einer Sonde geführt werden. Beim Auftreffen der Impulse auf die Medienoberfläche verändert sich der Wellenwiderstand und ein Teil des Sendeimpulses wird reflektiert. Die vom Gerät gemessene und ausgewertete Zeitdauer zwischen dem Senden und dem Empfangen des reflektierten Impulses ist ein direktes Maß für die Distanz zwischen Prozesseinkopplung und der Medienoberfläche.

„Die neueste Version unseres geführten Füllstand-Radar Levelflex M zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Messwertzuverlässigkeit aus“, betont Norbert Thomann, ebenfalls Produktmanager Füllstand bei E+H. „Dies ist darin begründet, dass in anspruchsvollen Anwendungen zwei redundante Messverfahren parallel in einem Gerät laufen – ein echtes Alleinstellungsmerkmal unseres Produktes.“ Das Gerät misst zu 99 Prozent die Reflektion an der Oberfläche, aber auch die so genannte Sondenendverschiebung. Das heißt: es gibt ein normales Messverfahren und ein zweites im Hintergrund. Die Produktreihe eignet sich besonders für den Einbau in einen Bypass. Solche Messstellen, die als Komplettlösung geliefert werden können, spielen speziell in der Chemie, Petrochemie und bei Kraftwerken eine wichtige Rolle. Die neuen Flüssigkeitsgeräte messen bis 400 °C und 400 bar.

Power Nummer 3: Ultraschall

Ultraschall gilt allgemein als bewährte Lösung zur Füllstandmessung in Flüssigkeiten und Schüttgütern, typische Einsatzbereiche sind abrasive und aggressive Medien selbst unter rauen Umgebungsbedingungen. Das Messprinzip zeichnet sich durch einfache Planung und Montage, schnelle und sichere Inbetriebnahme, eine lange Lebensdauer sowie reduzierten Wartungsaufwand aus. Die Prosonic-Familie arbeitet dabei mit Ultraschallimpulsen, die von der Medienoberfläche durch den Dichtesprung zwischen Luft und Medium reflektiert werden. Die vom Gerät gemessene und ausgewertete Zeitdauer zwischen dem Senden und dem Empfangen des Impulses ist ein direktes Maß für die Distanz zwischen Sensormembran und Medienoberfläche.

Mit dem Prosonic S wurden die Ultraschall-Füllstandmesser jetzt konsequent weiterentwickelt. Hans-Peter Maier, Produktmanager Füllstand bei E+H, zeigt die Neuerungen auf: „Bestehend aus Auswerteeinheit und Sensor bietet das Gerät als getrennte Instrumentierung gerade in rauen, unwegsamen und gefährlichen Umgebungen entscheidende Vorteile, die bereits bei der Montage und Inbetriebnahme überzeugen.“ So hat der Anwender die Wahl zwischen einer Hutschienenausführung für die Platz sparende Montage im Schaltschrank und einem robusten, witterungsbeständigen Feldgehäuse zur Wandmontage im Freien. Unterstützt wird die benutzerfreundliche Inbetriebnahme durch die automatische Erkennung des angeschlossenen Sensors sowie die schrittweise Führung des Anwenders durch den Parametrierprozess in verschiedenen Landessprachen.

In der Vielfalt liegt der Erfolg

Doch mit den Laufzeit-Verfahren ist bei E+H natürlich noch längst nicht Schluss. Getreu dem Motto „Erst eine messtechnische Vielfalt auf Basis verschiedenster physikalischer Messprinzipien gewährleistet Lösungen in einem optimalen Preis-/Leistungsverhältnis“ hat der Komplettanbieter ein umfassendes Sortiment: von der Mikrowellenschranke (Soliwave) über Radiometrie (Gammapilot), Vibronik (Liquiphant, Soliphant), Lotsystem (Silopilot), kapazitive (Liquicap), konduktive (Liquipoint), hydrostatische (Waterpilot, Deltapilot, Deltabar, Cerabar) und Differenzdruck-Verfahren (Deltabar) bis hin zum Schwimmer und Drehflügel. Damit verfüge man über Lösungen und Know-how in allen Branchen der Verfahrenstechnik, von A wie Abwasser bis Z wie Zellstoff, in Flüssigkeiten, Schüttgütern und verflüssigten Gasen, so die Aussage von E+H. Ziel der „People for Process Automation“ sei es, jedem Anwender die beste Lösung für seine Applikation zu liefern – messtechnisch wie ökonomisch. Einen guten Überblick sowie weitere Informationen über alle Verfahren erhalten Sie über den InfoClick.

Im Normalfall finden sich für jede Applikation ohne weiteres zwei oder drei alternative Messverfahren. Selbstverständlich unterstütze man den Anwender bei der Auswahl und gebe ihm einfache Planungs- und Entscheidungshilfen an die Hand, so E+H. Maßgeschneiderte Lösungen liefere beispielsweise der Applicator, eine pfiffige Software, die im Internet frei zugänglich ist (Download siehe InfoClick). Nach Eingabe der kundenspezifischen Prozessparameter zeigt sie verschiedene Möglichkeiten auf, aus denen der Anwender unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie Preis, Wartungsbedarf oder individuelle Vorlieben seinen Wunschkandidaten auswählen kann. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Das richtige Gerät am richtigen Ort erhöht die Anlagenverfügbarkeit und vermeidet teure ungeplante Anlagenstillstände.

Auf Wunsch übernehme man auch die Inbetriebnahme der Füllstandgeräte als Dienstleistung, verspricht E+H. Neben dem Reparaturservice steht ein HelpDesk zur telefonischen Unterstützung rund um die Uhr bereit. Darüber hinaus liefert das Unternehmen Komplettlösungen wie z.B. Bypass-Messungen. Diese werden mit montierter und parametrierter Messtechnik ausgeliefert. Dadurch verkürzt sich der Montage- und Inbetriebnahmeaufwand in der Anlage. Dazu stellen die Experten aus Weil am Rhein umfangreiche Dokumentationen wie CAD-Zeichnungen, Systemabgleichprotokolle, Aufstellungen von Zubehörteilen sowie Sicherheitszertifikate wie AD2000, DGRL und 3.1 Zeugnisse zur Verfügung. kem

? Herr Schinle, sind Radargeräte Universalgenies, die mittelfristig alle anderen Messprinzipien vom Markt verdrängen werden?

Schinle: Nein! Heute und mittelfristig gesehen ist „Stand der Technik“, dass der Kunde eine „Preis- und anwendungsoptimierte Gerätetechnik“ wünscht. Richtig ist selbstverständlich, dass aufgrund der Weiterentwicklung die Anzahl der mit Radar erfolgreich gelösten Anwendungen permanent zunimmt. Die Physik hat sich jedoch nicht geändert – somit ist beispielsweise bei stark schäumenden Medien ein Differenzdrucktransmitter zur Füllstandmessung immer noch die erste Wahl. Selbst mit dem etablierten kapazitiven Messprinzip haben wir auch heute noch sehr gute Wachstumsraten.

? In welchen Anwendungen empfiehlt sich der Einsatz von berührungslosen Verfahren?

Schinle: Die Einsatzbereiche erweitern sich ständig. Die größten Vorteile der berührungslosen Messverfahren liegen zweifelsohne im Bereich der Feststoffe. Im Bereich der Flüssigkeiten sind beispielsweise Spezialanwendungen wie die Messung von außen möglich. In Grenzbereichen unterstützt unser Auslegetool Applicator bei der Auswahl des zur Anwendung passenden Gerätes. Und sollte in der Anwendung der Einsatz von Radar oder Ultraschall nicht möglich sein, dann empfehlen wir auch schon einmal ein elektromechanisches Lot.

? Wie findet man das ideale Gerät für eine bestimmte Applikation – technisch und wirtschaftlich?

Schinle: In dieser Frage unterstützen unsere Auslegetools. Wird es etwas schwieriger, dann steht unser Vertrieb mit all seiner Applikationserfahrung und dem gesamten Füllstand Know-how zur Verfügung.

? Die „Optimierung der Geschäftsprozesse“ ist ein häufig zitiertes Schlagwort des vergangenen Jahres. Wie unterstützt E+H die Anwender dabei?

Schinle: Wir bieten mehr als nur Feldgeräte! Durch unser Branchen- und Anwendungswissen sind wir ein kompetenter Partner für Systemlösungen – vom Engineering über den Einkauf bis zur Inbetriebnahme.

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