80-GHz-Füllstandmessung für SIL-Anwendungen

Keine Frage, warum funktionale Sicherheit so eine große Rolle spielt: Jährlich verursachen Arbeitsunfälle gesundheitliche Folgen für rund 313 Mio. Menschen. Anlagenbetreiber investieren viel, um Gefahren für Menschen auszuschließen. Letztendlich ist jede präventive Maßnahme weitaus günstiger als ein Unfall mit Folgen für den Menschen, den Prozess, die Anlage oder die Umwelt. Da übersteigen die Kosten schnell einmal das Zehn- bis Zwanzigfache des eigentlichen Anlagenbaus. Und dennoch bleiben die Kosten für die funktionale Sicherheit und damit für Maßnahmen zum Vermeiden von zufälligen und systematischen Fehlern sehr überschaubar, wenn man bei den Messinstrumenten direkt auf nach IEC 61508 entwickelte Geräte setzt. Damit erhält der Anlagenbetreiber mehr Sicherheit, reduziert die Zeit für die Betriebsbewährung und ein entscheidender Teil seines Aufwandes für notwendige Maßnahmen und Dokumentationen verlagert sich auf den Hersteller.

Die internationale Norm IEC 61508 zur funktionalen Sicherheit sicherheitsbezogener elektronischer Systeme verlangt den Herstellern von Messgeräten einiges ab. Sie brauchen ein umfassendes Qualitätsmanagementsystem mit Fokus auf Sicherheitsaspekten, ein sogenanntes Functional Safety Management. Hard- und Software müssen so ausgelegt werden, dass sie systematische Fehler vermeiden, zudem benötigt die Hardware eine Kontrolle zufälliger Fehler und eine quantitative Ausfallwahrscheinlichkeitsberechnung. Natürlich müssen die Geräte auch die Voraussetzungen für die geplante Betriebsumgebung hinsichtlich Temperatur und sonstiger Bedingungen erfüllen und eine klare, einfache Benutzerdokumentation mit einem Produktsicherheitshandbuch ist zwingend erforderlich. Der Messtechnikkunde kauft sich die Sicherheit und Dokumentation für seine nachvollziehbare und rückverfolgbare Produktherstellung direkt ein.

Für den eichpflichtigen Verkehr stellte Endress+Hauser mit dem Micropilot NMR81 Anfang 2016 sein erstes hochgenaues 80-GHz-Radar für Flüssigkeiten vor. Nun bringt das Unternehmen das frei abstrahlende Radargerät mit 80-GHz-Technologie auch für Standardanwendungen auf den Markt. Mit den gasdichten Durchführungen der Gehäuse und der Selbstüberwachung und Diagnose durch Heartbeat-Technologie erhöht es bereits die Sicherheit der Anlage. Heartbeat-Technologie bietet die Möglichkeit, das Messgerät im eingebauten Zustand zu verifizieren oder auch wiederkehrend gemäß SIL oder WHG zu prüfen – inklusive automatischer Dokumentation. Außerdem bringt die Heartbeat-Technologie mehr Wissen über Prozess- und Sensorzustand für das Monitoring. So lassen sich z. B. Schaum oder Ansatz erkennen und somit ungeplante Anlagenstillstände vermeiden.

Die Vorteile der kleinen, fokussierten Signalabstrahlung mit 80 GHz liegen auf der Hand. Die Einflüsse von Tankwänden sind reduziert und die Messung erfährt deutlich weniger Einschränkung durch Hindernisse und Einbauten im Tank. Die Installation kann in langen Tankstutzen ohne Antennenverlängerung erfolgen; eine Installation via Kugelventil ist auch möglich. Zudem misst der Micropilot FMR6x unabhängig von Einbauten und Tankwänden in einem Bereich bis zu 125 m zuverlässig, erlaubt jedoch durch die kompakten Prozessanschlüsse auch Installationen in kleinen Tanks.

Für den Ablauf der Messung hat 80 GHz ebenfalls Vorteile, denn es sind z. B. längere Messbereiche möglich und Medien mit niedrigen Dielektrizitätszahlen lassen sich messen, da weniger Energie an Hindernissen verloren geht. Außerdem vereinfacht eine Störecho-Ausblendung die Inbetriebnahme deutlich.

Endress+Hauser hat sehr viel in die Ausführung des neuen Micropilot FMR6x mit 80-GHz-Technologie investiert, um direkt nach IEC 61508 zu entwickeln. Der vom TÜV zertifizierte Entwicklungsprozess vermeidet damit systematische Fehler und die Messgeräte lassen sich in SIL2- als auch in SIL3-Anwendungen mit homogener Redundanz einsetzen.

Trotz der zahlreichen Vorteile der neuen Technologie gilt es auch, die Alternativen zu 80 GHz nicht aus den Augen zu verlieren. Hochfrequentes Radar eröffnet zusätzliche Möglichkeiten, keine Frage. Aber es beantwortet nicht alle Herausforderungen der verschiedenen Applikationen. Manchmal passen Messgeräte mit 1, 6 oder 26 GHz besser oder auch ganz andere Messprinzipien. Die Experten von Endress+Hauser haben daher ihr Portfolio mit einem Augenzwinkern auf 113 GHz aufsummiert, um die Bandbreite wirklich für alle sichtbar zu halten. Schließlich ist auch nur diejenige Lösung sinnvoll, die wirtschaftlich ist und genau den Bedarf deckt, der auch tatsächlich benötigt wird.

Jede Frequenz bietet ihre Vorteile. So sind es bei der Messung mit 1 GHz am geführten Radar die bevorzugte Anwendung in Prozessen mit Schaumbildung oder sehr niedrigen DK-Werten oder der Einsatz in der Trennschichtmessung, der Gasphasenkompensation und Bypassmessungen. 6 GHz spielt seine Stärken unter hoher Kondensatbildung aus und bietet sich für Schwallrohr- oder Schachtanwendungen an. Den Allrounder spielt die Messung mit 26 GHz – sie passt bei nahezu 90 % aller Anwendungen, auch bei Turbulenzen. Hochfrequentes 80-GHz-Radar punktet mit dem engen Abstrahlwinkel, Messbereichen bis 125 m und optional höchster Genauigkeit bis 0,5 mm.

Halle 11, Stand C43

www.prozesstechnik-online.deSuchwort: cav0417endress

In der Prozessindustrie steigen die Anforderungen an die Automatisierungstechnik stetig. Immer leistungsfähigere und gleichzeitig flexiblere Anlagen, mit der gesamten Bandbreite an messtechnischen Anwendungen, sollen zu möglichst geringen Kosten betrieben werden. Die Komplexität für den Anwender nimmt aufgrund der Vielzahl von Messaufgaben und der dafür verfügbaren Geräte unterschiedlicher Hersteller stetig zu. Gleichzeitig steigen die Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit und Verfügbarkeit von Anlagen. Endress+Hauser setzt diese Anforderungen mit der vollumfänglichen Integration der neuen Gerätevarianten des frei abstrahlenden Radarmessgerätes Micropilot FMR6x in das Zweileiter-Konzept für Durchfluss und Füllstand um. Die Einheitlichkeit zeigt sich z. B. in Dokumentation, Bedienung, Diagnose, Ex- und Ersatzteilkonzept sowie vielen weiteren Details und führt zu einer Kostenreduktion in Planung, Beschaffung und Betrieb.

Marketing Manager Füllstand,

Endress+Hauser Messtechnik