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Radar-Füllstandmessung Wie 80 GHz-Radar-Füllstandmessung die Instandhaltung in einer Molkerei vereinfacht

Autor / Redakteur: Jürgen Skowaisa / Dr. Jörg Kempf

Naturverbundenheit, der Schutz der Umwelt sowie der behutsame Umgang mit den Ressourcen der Natur sind bei Tirol Milch spürbar. So ist das Werk seit Jahren Meister im Energiesparen. Jeder Liter Milch lässt sich rückverfolgen, jedes Nebenprodukt wird verwertet. Dies erfordert disziplinierte Abläufe, insbesondere bei der Instandhaltung.

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In die hohe Messfrequenz von 80 GHz und die dadurch bessere Fokussierung und höhere Auflösung des Messsignals setzte Tirol Milch große Hoffnung - mit Recht!
In die hohe Messfrequenz von 80 GHz und die dadurch bessere Fokussierung und höhere Auflösung des Messsignals setzte Tirol Milch große Hoffnung - mit Recht!
(Bild: Vega Grieshaber)

Alles Käse! Diesem Spruch können Mitarbeiter von Tirol Milch nur mit Stolz zustimmen. Das Werk in Wörgl, das zweitgrößte der Berglandmilchgruppe, ist weit über die Grenzen Tirols für seinen Käse bekannt. Am Standort werden zwar auch Joghurt, Butter und Schokoladenpudding hergestellt, tatsächlich wandern aber etwa zwei Drittel der eingesammelten Milchmenge in die Käserei. Diese ging im Mai 2014 in Betrieb und stellt heute die zweitgrößte Käseproduktionsstätte Österreichs dar.

Im Schnitt werden am Standort 700.000 bis 800.000 Liter Milch pro Tag verarbeitet, die zuvor von den Bauernhöfen Tirols eingesammelt wurden. Die Logistik ist ausgefeilt: Für Tirol Milch sind über 20 Sammelwägen im Einsatz, die zum Teil die Milch über schmalste Almwege abholen. Dabei sammeln sie von 3000 Höfen bis zu sechs verschiedene Milchsorten ein, darunter Heumilch, die so genannte ZZU-Milch (zurück zum Ursprung) oder Biomilch. Jede wird streng getrennt, sodass es nicht zu Vermischungen kommt.

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„An jeder Verpackung lässt sich rückverfolgen, von welchem Hof die enthaltene Milch stammt. In den aufwändigen Zertifizierungen gehört dies zum ersten, was überprüft wird, damit die Verbraucher dem Etikett rückhaltlos vertrauen können“, erklärt Martin Schneider, Elektromeister bei Berglandmilch.

Vernetzung von Stoff- und Energieströmen

Der enge Kontakt zu den Höfen sorgt für eine besondere Heimatverbundenheit, die sich letztendlich auch in der Technologie widerspiegelt. Um die großen Energiemengen zu erzeugen, die für die Herstellung der Milchprodukte nötig sind, etwa zum Eindampfen, zum Kühlen der Milch oder zur Reinigung der Behälter, stehen alternative Energiequellen, wie eine Photovoltaikanlage und eine eigene Hackschnitzelanlage, bereit. Zudem werden alle Energieströme miteinander verschachtelt, sodass der Verbrauch niedrig bleibt. Die aufwändige Verfahrenstechnik lohnt sich: Das Werk in Wörgl wurde erst jüngst als umweltfreundlichster Milchbetrieb Europas ausgezeichnet.

Gleichzeitig geht man mit den Rohstoffen sorgsam um: „Bei uns werden eigentlich alle Nebenprodukte verwertet“, so Schneider. Die im Käseherstellungsprozess übrig gebliebene Molke wird entweder für Molke-Erfrischungsgetränke verwendet oder von Alpina, einem Unternehmen, das direkt im Haus angesiedelt ist, verarbeitet. Über eine direkte Leitung wird Alpina jeden Tag mit 600.000 Litern Molke versorgt.

Eine Jahrzehnte alte Beziehung

Mit Vega arbeitet man schon lange zusammen: „1985 wurde das Werk hier neu gebaut, aber ich erinnere mich, dass bereits Anfang der 80er-Jahre Vega-Druckmessumformer im alten Werk verbaut waren“, so Martin Schneider, der auf die gegenüberliegende Wand mit den verschachtelten PID-Plänen verweist, wo sich die Messstellen verbergen. Zehn bis zwölf Radarfüllstandmessgeräte von Vega sind derzeit im Einsatz. Der Elektromeister hätte aber gerne mehr davon, wie er am Beispiel der Molketanks erklärt.

In der Vergangenheit wurden zwar viele Tanks mit einer Füllstandmessung ausgestattet, aber diese wurden meist im Rahmen eines Gesamtauftrags ausgeliefert. In der Praxis erwies sich diese Konstellation nicht immer als besonders glücklich, da die Anlagenlieferanten keine Spezialisten für Füllstandmessung waren. Als Standardausstattung wurde häufig eine Differenzdruckmessung mit Sensoren in Bodennähe geliefert. Dies war aus Sicht der Instandhaltung sehr arbeitsintensiv, wie Schneider berichtet. „Bei der Reinigung der Molke-Tanks kam es beispielsweise immer wieder zu mechanischen Beschädigungen der Membran in den Druckmessumformern, wenn mal ein Schraubenschlüssel in den Tank fiel.“

Eine andere Situation: Die Tanks werden regelmäßig akribisch inspiziert, beispielsweise, um zu überprüfen, ob die Sprühkugeln noch offen oder die Dichtungen in Ordnung sind. Hierfür steigt der Molkerist in die Tanks und begutachtet diese von innen. Auch hier bestand bei jedem Inspektionsgang die Gefahr, dass die am Boden angebrachten Druckmessumformer beschädigt werden.

Denn Molke ist ein ganz besonderer Saft

Dabei waren die drei Molke-Tanks erst 2014 in Betrieb genommen worden. Umso unbefriedigender war für Schneider die Situation. Abgesehen von den mechanischen Problemen hatte die bestehende Füllstandmessung auch in anderer Hinsicht Schwierigkeiten. Die Molke ist aus Sicht der Füllstandmessung nicht ganz einfach zu messen. „Der Eiweißschaum führte immer wieder zu Problemen. Zudem hat der Tank Schweißnähte und besitzt ein Rührwerk. Die Sprühkugeln stören ebenfalls die Messung“, fasst Martin Schneider die Situation in den 16 m hohen Tanks zusammen.

Dazu kam noch eine andere Herausforderung: Am Boden der Tanks befindet sich eine Zentrifuge mit einer Leistung von 50.000 Litern pro Stunde. Das Problem ist, dass die Tanks einen flachen Boden besitzen, sodass mit einer Druckmessung am Boden nie eine exakte Nullmessung möglich ist, da der Druckmessumformer ein paar Zentimeter über dem Boden angebracht ist. So kam es immer wieder dazu, dass Luft in die Zentrifuge eingetragen wurde. Die Folgen spürte Alpina, die direkt beliefert wird, unmittelbar: Der Fettgehalt in der Molke verändert sich und es kommt zu Problemen bei den Filteranlagen von Alpina. „Angesichts der hohen Geschwindigkeit, mit der die Zentrifuge arbeitet, waren wir eigentlich immer zu spät“, bilanziert der Elektromeister. „Durch die Strudelbildung im Tank war die Messung stets ungenau. Allerdings war uns auch kein anderes Messverfahren bekannt, mit dem wir die Situation hätten lösen können.“

Jedoch hatte das Elektrotechnik-Team bereits mitbekommen, dass gerade ein neues Radarfüllstandmessgerät, der Vegapuls 64, entwickelt wurde. In die hohe Messfrequenz von 80 GHz und die dadurch bessere Fokussierung und höhere Auflösung des Messsignals setzte Schneider große Hoffnung. Unmittelbar, nachdem die ersten Geräte 2016 auf den Markt kamen, wurden daher gleich alle Molke-Tanks mit dem neuen Radarsensor ausgestattet. Das Risiko, immerhin handelte es sich um das weltweit erste Radarfüllstandmessgerät für Flüssigkeiten, das mit einer Frequenz von 80 GHz arbeitete, war aus Sicht von Schneider minimal: „Wir wussten, dass das Gerät CIP-fähig ist und uns war das Messprinzip bekannt. Außerdem war uns klar, dass Vega die Messung zum Laufen bringt.“ Und in der Tat: Dank der besseren Fokussierung beeinflussen weder die umlaufenden Schweißnähte im Tank oder das Rührwerk, noch der Schaum der Molke das Messsignal. Zudem lässt sich bis zum Tankboden messen und dadurch der Nullpunkt exakt bestimmen.

Der Start war einfach: Das Team von Martin Schneider schweißte den Flansch an und nahm das Gerät selbst in Betrieb. „Das Gerät ist selbsterklärend“, so der knappe Kommentar von ihm. „Das Gerät war mit wenigen Handgriffen an das Leitsystem angeschlossen.“ Seit einem Jahr sind die Geräte im Einsatz, und seitdem gibt es keinerlei Probleme mit der Messung. „Mit dem Vegapuls 64 haben wir nun die Möglichkeit, von oben zu messen, was einfach auch aus Hygienesicht die bessere Lösung ist. Daher ist es eigentlich erklärtes Ziel, in Zukunft alle neuen Tanks gleich mit einem Flansch am Tankdeckel auszustatten“, gibt Schneider die Richtung vor. „Derzeit rüsten wir vor allem problematische Messstellen mit dem Vegapuls 64 nach. Bei neuen Tanks werden wir künftig gleich auf Vega setzen.“

Von den technologischen Eigenschaften abgesehen, zählt für Schneider aber noch ein anderer Aspekt: „Die Verfügbarkeit und Erreichbarkeit von Vega ist unschlagbar. Und dies ist für mich das Wichtigste. Wenn ich ein Problem habe, benötige ich schnell eine Lösung“, so sein Fazit. „Und hier ist die Zusammenarbeit einfach perfekt.“

Webinar-Tipp: Erfahren Sie in unserem Webinar anhand zahlreicher Praxisbeispiele, warum sich die Füllstandmessung mit der 80 GHz-Radartechnologie für alle Branchen in der Prozessautomatisierung eignet.

* Der Autor ist Produktmanagement Radar, Vega Grieshaber KG, Schiltach.

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