Füllstandmessung in Lagersilos Korrekte Erfassung des Füllstands dank 80-GHz-Technologie

Anbackungen in Lagersilos für Salze erschweren die korrekte Erfassung des Füllstands. Dies wiederum führte in der Vergangenheit immer wieder zu Schwierigkeiten in der Logistik. Erst der Wechsel auf die 80-GHz-Technologie führte zum Erfolg.

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Veolia Water Technologies Deutschland GmbH

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Es ist wohl eher ungewöhnlich, dass ein Industriebetrieb zugleich kulturelle Gedenkstätte, wichtiger Rohstofflieferant und begehrter Partner der Gastronomie ist. Der sizilianische Salzhersteller Italkali Società Italiana Sali Alcalini füllt jede dieser Rollen mühelos aus. So bestaunen jedes Jahr in der Mine Realmonte tausende Besucher die berühmte Salzkathedrale, die Salzstalatiken und die von der Natur gemalten, beeindruckenden Bilder an den Wänden der Mine. Dies ist aber nur ein Teil des Betriebs.

Italkali ist eines der wichtigsten europäischen Unternehmen für den Abbau, die Verarbeitung und den Export von Salzen. In drei Minen gewinnt das Unternehmen verschiedene Arten von Salz, die später ganz unterschiedliche Anwendungen abdecken. So landet unter der Marke Sale das Salz in vielen italienischen Haushalten. Es wird aber auch zur Enteisung und Enthärtung für Industriebetriebe und Spülmaschinen sowie für Tiernahrung und Gerbereien hergestellt. Jedes Salz erfordert eine andere Aufbereitung. Allen gemeinsam ist, dass es zunächst in verschiedene Größen zerkleinert, von Verunreinigungen gereinigt und verpackt bzw. in verschieden großen Silos gelagert wird.

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In genau einem dieser Lagerbehälter kam es aufgrund von Ablagerungen zu Schwierigkeiten bei der genauen Füllstanderfassung. Die Messung ist über die gesamte Silohöhe erforderlich. Zwar wurde der dort eingesetzte Ultraschallsensor regelmäßig gereinigt, das Messergebnis war dennoch oft nicht zuverlässig genug. Die genaue Bestandserfassung ist jedoch ein wichtiges Element der Prozesskette. Eine Überfüllung ist aus Gründen drohender Verschmutzungen genauso wenig denkbar, wie ein Lieferengpass aufgrund eines leeren Silos.

Plug and Play vom Start weg

Bis auf einen Vibrationsgrenzschalter in der Petralia Soprana Mine hatte man bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht viel mit dem italienischen Tochterunternehmen des Schiltacher Füllstandspezialisten Vega zusammengearbeitet. Als Vega vor rund zwei Jahren sein neu entwickeltes Radarfüllstandmessgerät Vegapuls 69 vorstellte, war das Messtechnik-Team von Italkali zwar gespannt, erwartete aber nicht, dass diese Technologie tatsächlich das Messproblem in ihrem Silo lösen könnte. Nach der Vorstellung des Messgeräts war das italienische Unternehmen jedoch bereit, der 80-GHz-Technologie eine Chance zu geben.

Vor allem der schmale Messstrahl von vier Grad und der große Dynamikbereich waren Argumente, die für den Vegapuls 69 sprachen. Zudem sind die Antennen unempfindlich gegenüber Ablagerungen und stellen selbst bei rauen Einsätzen einen wartungsfreien Betrieb sicher. Ein Spülluftanschluss, der für eine effiziente Reinigung bei extremen Anwendungen sorgt, wird serienmäßig angebaut. Probehalber wurden zwei Sensoren zunächst auf zwei Silos in der Racalmuto-Mine installiert. Die 100 m tiefe Mine liegt im südlichen Teil Siziliens, zwischen den Provinzen Agrigento und Caltanissetta.

In diesen Lagersilos kommt der Vegapuls 69 zusätzlich mit dem Auswertgerät Vegamet 381 zum Einsatz. Dieses speist den angeschlossenen 4…20 mA/Hart-Sensor, verarbeitet und zeigt die Messwerte an. Damit ist das Vegamet 381 ideal für einfache Regel- und Steuerungsaufgaben. Die Installation des Geräts verlief problemlos. Die Flanschausführung verfügt über eine intelligente Schwenkhalterung aus hochwertigem Edelstahl, mit der sich die Antenne bequem einstellen lässt, sodass der Sensor optimal in einem Bereich von ±10° ausgerichtet wird. Mithilfe der Vega Tools App kann der Neigungswinkel für die Installation des Messgeräts eingestellt werden. Dazu wird das Smartphone einfach auf das Gerät gelegt, sodass sich der Sensor schnell und optimal ausrichten lässt. Das anschließende Setup gestaltete sich denkbar einfach, obwohl das Messtechnik-Team von Italkali bis dato so gut wie keine Erfahrungen mit Vega-Sensoren hatte.

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Sicherere Messergebnisse

Aber auch während des Betriebs punktete der Sensor: Der Vegapuls 69 arbeitet mit einer Frequenz von 80 GHz und einer Antennengröße von etwa 75 mm. Dies ermöglicht eine deutlich genauere Fokussierung des Sendesignals und einen schmalen Öffnungswinkel von nur vier Grad. Zum Vergleich: Bei einem Radarsensor mit 26 GHz Sendefrequenz beträgt der Öffnungswinkel etwa zehn Grad bei gleicher Antennengröße. Vor allem bei Behältern mit vielen Einbauten oder Ablagerungen an den Wänden hilft die gute Fokussierung, das eigentliche Messsignal von Störsignalen besser zu trennen. Möglich machen dies neue Mikrowellenkomponenten, die selbst kleinste Reflexionssignale noch sicher erfassen. Der Vegapuls 69 zeichnet sich zudem durch einen sehr breites Anwendungsspektrum aus. Mit einem Messbereich von bis zu 120 m und einer Genauigkeit von ±5 mm sind selbst für ungewöhnliche Einsätze genügend Leistungsreserven vorhanden, etwa in tiefen Schächten oder für komplizierte Abstandmessungen in Förderanlagen. Eine weitere Anwendung, die besonders vom schmalen Öffnungswinkel profitiert, ist die Messung in segmentierten Behältern oder Mischsilos. Diese verfügen häufig über Trapezbleche als Zwischenwände. Im Vergleich zum Schüttgut verursachen diese Bleche sehr viele Störsignale, die bisher mit großem Aufwand und aufwändigen Auswertealgorithmen bearbeitet werden mussten. Die genauere Fokussierung führt nun zu sicheren Messergebnissen und einer sehr einfachen Inbetriebnahme.

Ein zweiter Aspekt, der viele Anwender inzwischen überzeugt hat, ist sein Dynamikbereich. Dieser Parameter liefert bei Radarsensoren eine Aussage darüber, in welchen Anwendungsbereichen ein Sensor eingesetzt werden kann, sprich den Unterschied zwischen größtem und kleinstem Signal. Je höher die Dynamik, desto breiter das Einsatzspektrum der Sensoren. Aufgrund des großen Dynamikbereichs des Vegapuls 69 von 120 dB können selbst kleinste Reflexionen gemessen werden. Bei Medien mit schlechten Reflexionseigenschaften sorgt der Dynamikbereich dafür, dass diese inzwischen überhaupt gemessen werden können. Bis dahin waren etwa Styropor-Kügelchen oder Aerosile kaum mit Radarsensoren zu erfassen. Bei Medien mit guten Reflexionseigenschaften, beispielsweise Salz, ist dadurch eine höhere Messsicherheit gegeben.

Fazit: Obwohl Italkali bis dahin nicht viel Erfahrung mit den Messgeräten von Vega hatte, ist man seit dem ersten Einsatz des Vegapuls 69 von der Technologie begeistert. Weniger Wartungsaufwand, präzisere Messung und zuverlässige Auswertung lautet das Fazit der vergangenen drei Jahre.

Inzwischen nutzt das Unternehmen auch die Bluetooth-Funktion, die im vergangenen Jahr vorgestellt wurde und ebenfalls für den Vegapuls 69 verfügbar ist. Die drahtlose Kommunikation ist insbesondere für schwer zugängliche Stellen, raue Industrieumgebungen und Ex-Bereiche interessant, da sich damit alle wichtigen Informationen aus dem Sensor leicht herauslesen lassen.

Nach den zwei erfolgreichen Probemessungen in der Mine Racalmuto dauerte es daher nicht lange, bis weitere Anfragen an Vega gestellt wurden. Inzwischen rüstete das sizilianische Unternehmen in allen drei Minen seine Anlagen auf die Radarfüllstandmessgeräte von Vega um.

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