Zuverlässige Füllstandüberwachung unter rauesten Bedingungen dank 80-GHz-Radarsensor

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Turbulenzen und Einlaufrohre erschweren Füllstandmessung

In der Aufbereitungsanlage muss der Füllstand der Flotationsflüssigkeit mit dem angereicherten Material im Flotationsbehälter exakt gemessen werden. Der Füllstand muss auf einer bestimmten Höhe gehalten werden, damit die Diamanten im Medium in Bewegung bleiben – eine Aufgabe, die angesichts der rauen Umgebung und der Einbausituation im Behälter alles andere als einfach ist. Denn im Flotationstank wird das Medium durch Leitungen aus unterschiedlichen Richtungen in den Tank befördert. Diese Rohre verursachen erhebliche Turbulenzen im Behälter. Zudem spritzt das Medium durch die ständige Umwälzung stark und es bildet sich Schaum.

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Ein älterer Radarsensor mit einer Sendefrequenz von 26 GHz, der vor einigen Jahren verbaut wurde, hatte infolgedessen immer wieder Probleme. Beispielsweise wurden die Einbaurohre als falscher „Füllstand“ angezeigt. Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, dass sich Staub und Ablagerungen an der Antenne ansammelten, wodurch es immer wieder zu ungenauen Messwerten kam. Obwohl die Radarmesstechnik ein berührungsloses Messverfahren und damit eigentlich für schmutzige Umgebungen ideal ist, funktionierte der Sensor angesichts dieser extremen Umgebungsbedingungen nicht mehr optimal. Durch die dadurch verursachte Signaldämpfung und Störreflexionen ließ sich die Messaufgabe nur über einen hohen Serviceaufwand lösen.

Mit 80 GHz zu stabilen Messwerten

Als im vergangenen Frühjahr das erste Radarfüllstandmessgerät für Flüssigkeiten, das mit einer Sendefrequenz von 80 GHz misst, auf den Markt kam, schlug Vega Südafrika kurzerhand einen Austausch der bestehenden Technik durch den neuen Vegapuls 64 vor. Vor allem der engere Abstrahlwinkel des „Neuen“ von nur noch 3 Grad (der bisherige 26 GHz-Sensor besaß bei einer Antennengröße von 80 mm einen Abstrahlwinkel von 10 Grad) versprach die durch die Einlaufrohre verursachten Probleme zu lösen. Damit war eine deutlich höhere Fokussierung des Radarstrahls möglich, und das eigentliche Messsignal ließ sich von Störsignalen besser unterscheiden. Auch durch den höheren Dynamikbereich von 120 dB hat der neue Radarsensor wesentliche Vorteile. Zudem wird mit dem Vegapuls 64 generell eine höhere Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit innerhalb der Applikation erreicht.

Die Messung ist unabhängig von den Prozessbedingungen, was zu den größten Vorteilen der Radartechnologie zählt. Variierende Temperaturen und Drücke beeinflussen die Messergebnisse ebenso wenig wie die Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit, z.B. die Dichte oder Viskosität. Gerade bei den unwirtlichen Temperaturen, die in der Diamantenmine herrschen, ist dies ein wichtiger Faktor.

Der Vegapuls 64 misst von –1 bis 20 bar und bei Prozesstemperaturen zwischen -40 und +200 °C. Trotz der deutlich kürzeren Wellenlänge ist der neue Radarsensor sehr unempfindlich gegenüber Ablagerungen oder Kondensatbildung. Dies wird vor allem durch eine spezielle Signalverarbeitung im Nahbereich des Sensors erreicht. Die entfernungsabhängige Dynamikanpassung reduziert die Einflüsse von Störungen direkt vor dem Antennensystem und ermöglicht gleichzeitig eine sehr hohe Signalempfindlichkeit in einem größeren Abstand. Die Messdistanz kann bis zu 30 Meter betragen, und die Messgenauigkeit liegt immer noch bei ±2 mm.

Probleme im Schlammbad? Keine Spur!

Last but not least zeichnet sich der neue Radarsensor – neben der außergewöhnlichen Stabilität des Messsignals – auch durch mechanische Robustheit aus, sprich er arbeitet nahezu verschleiß- und wartungsfrei. Selbst wenn das Gerät zwischendurch von großen Mengen Schlamm befreit werden muss, kann der Prozess weiterlaufen. Auch die Reinigung des Geräts erfolgt schnell und unkompliziert.

Fazit: Die Förderung und Aufbereitung von Diamanterz hat definitiv nichts mit der glitzernden Glamourwelt zu tun, in der die Diamanten später ihren großen Auftritt haben. In den Minen geht es unwirtlich und ungemütlich zu. Entscheidend ist die Effizienz des Gesamtprozesses. Für Minenbetreiber ist die Vorstellung, dass der Prozess nur wegen eines defekten Messgerätes unterbrochen werden muss, nicht akzeptabel. Schließlich greifen viele Förder- und Aufbereitungsprozesse ineinander. Daher erwies sich die Entwicklung des ersten 80 GHz-Radarmessgeräts für Flüssigkeiten als echter Glücksfall für die Mine. Seit dem Einbau des Vegapuls 64 läuft bzw. schäumt in der Flotation wieder alles rund.

Lesen Sie auf der nächsten Seite ein Interview mit Jürgen Skowaisa, Produktmanager Radar bei Vega

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