Den Materialfluss im Griff

Der Autor: Marcus Bronner Vertriebsleiter, SWR Engineering

Zur Überwachung des Materialflusses lässt sich der berührungslos arbeitende Mikrowellenbewegungsmelder Flowjam bei verschiedensten Schüttgütern einsetzen. Der DK-Wert des Materials spielt dabei keine Rolle. Der Sensor ermöglicht die Materialflussüberwachung ab einer Fließgeschwindigkeit von 10 cm/s. Die Detektion erfolgt unabhängig von der Bewegungsrichtung durch die Auswertung des Dopplereffektes. Materialbewegung in Rohrleitungen, Schächten, Freifallstrecken oder Übergabestellen wird durch zwei Schaltzustände am Ausgangsrelais angezeigt. Weitere Einsatzbereiche finden sich an Förderbändern, Materialzuführungen oder volumetrischen Dosieranlagen. Um den teilweise unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, wurde dieses Gerät kontinuierlich an die verschiedenen Anforderungen der Prozesse angepasst. So entstand auch das hochempfindliche Flowjam-high.

Alle Mitglieder dieser Familie können mit dem optional lieferbaren Prozessadapter ausgerüstet werden, der den Einsatz bei Temperaturen bis 200 °C und Drücken bis 20 bar ermöglicht. Gleichzeitig ist durch den Prozessadapter der Einsatz in Ex-Zone 20/22 möglich. Mit einer Keramikarmatur ist sogar eine Entkopplung zu sehr heißen Bereichen, wie beispielsweise Zyklonen, möglich. Der entscheidende Pluspunkt des Flowjam ist seine absolute Unempfindlichkeit gegen Verschmutzungen. Durch Materialanbackungen, wie sie in Schüttgutprozessen immer vorkommen können, detektiert das Gerät mühelos hindurch. Die Überwachung von Materialbewegung durch nichtmetallische Materialien, wie Glas, PVC, Keramik o. Ä., erweitert die Bandbreite der Möglichkeiten.

Eine zuverlässige Antwort auf diese einfache Abfrage zu erhalten, erweist sich im rauen Prozess häufig als unerwartet schwierig. Auch hier hat sich der Einsatz von Radar bewährt. Nahezu alle Arten von Schüttgütern können mit dem Progap II auf ihren Grenzstand hin detektiert werden. Die Gefahr, dass sich Aggregate wegen Behälterüberfüllung zusetzen oder Qualitätsschwankungen durch Leerläufe entstehen, kann durch frühzeitigen Alarm vermieden werden. Standardmäßig kann in allen Behältern bis zu einem Durchmesser von 18 m gemessen werden. Das Abtasten des Materialstandes erfolgt mit dem Progap-System über den kompletten Behälterquerschnitt. Die Gefahr des Freischwingens bzw. des Zusetzens, wie sie bei Messgeräten besteht, die mit Vibrotechnik arbeiten, ist hier ausgeschlossen.

Beschädigungen durch das Material sind nicht möglich, da der Einbau wandbündig erfolgt. Der Einbau der beiden baugleichen Teile, Sender und Empfänger, wird im Regelfall über einen 1½“-Gewindestutzen vorgenommen. Aber auch mit jeder anderen Befestigungsart, die sicherstellt, dass Sender und Empfänger korrekt aufeinander ausgerichtet sind, kann installiert werden. Wie der Flowjam kann auch der Progap II mit dem Prozessadapter für 200 °C, Drücke bis 20 bar und Ex-Zonen-Trennung 20/22 sowie mit der Flanscharmatur für Hochtemperaturbereiche ausgerüstet werden. Durch nichtmetallische Materialien kann der Progap II hindurch detektieren.

Um eine Online-Mengenerfassung von Schüttgütern durchzuführen, sind nicht mehr nur Bandwaagen und Prallplatten denkbar. Die Zahl der Anwendungen, in denen Schüttgut-Mengenmessungen elektronisch vorgenommen werden, steigt stetig. Die Vorteile für den Anwender liegen auf der Hand: Die Nachrüstung der Systeme ist einfach. Zusätzliche Bauhöhen sind nicht erforderlich. Einbauten in den Förderstrom gibt es nicht. Testmessungen sind ohne großen Aufwand kurzfristig möglich. Ex-Bereiche und Temperaturen bis ca. 400 °C sind kein Hindernis. In Kombination mit einer patentierten Messsignalauswertung liefert der Mikrowellensensor Solidflow ein direktes Maß für den Massenstrom bis zu einer Stundenleistung von 20 t. Mit diesem System können alle Pulver, Stäube und Granulate bis zur genannten Menge im Freifall und in pneumatischen Leitungen gemessen werden.

Häufig wird die Dosierung von festen Stoffen volumetrisch vorgenommen. Einziger Anhaltspunkt für die Einstellung einer gewünschten Menge ist dabei die Drehzahl von mechanischen Förderorganen, meist Zellenradschleusen oder Schneckenförderer. Da jedoch Materialkompressibilität und Füllgrad des Förderers nicht immer konstant sind, kommt es häufig zu starken Abweichungen zwischen Soll und Ist der Austragsmenge. Qualitätsschwankungen und unnötiger Materialeinsatz sind die Folge. Mit der Radartechnologie kann die drehzahlgesteuerte Dosierung zur geregelten Dosierung aufgerüstet werden, ohne eine Verwiegeeinrichtung zu integrieren. Egal welches Material in großen Masseströmen (. 20 t/h) gemessen werden soll, mechanische Verfahren und die Schaffung von teurer Bauhöhe können mit dem Maxxflow HTC vermieden werden. Wo große Schüttgutmengen nach mechanischen Förderorganen gemessen werden müssen, hat dieses Gerät sein Einsatzgebiet. Eine Obergrenze für den Durchsatz gibt es nicht.

Jede beliebige Materialmenge ist messbar. Die Bauhöhe des Sensorelements beträgt 300 mm. Ein Nachrüsten in bestehende Anlagen ist daher einfach, auch weil die Einbaulage beliebig ist. Das System kann bis zu einer Materialtemperatur von 120 °C eingesetzt werden. Bei kontinuierlicher Förderung kann der Messaufnehmer unmittelbar nach dem Austrag des Förderorgans eingebaut werden. Auslaufstrecken sind generell nicht erforderlich.

Eine Möglichkeit, mit der die Materialfeuchte online, also während des laufenden Prozesses erfasst werden kann, ist die Mikrowelle. Die Feuchtemessung per Mikrowelle von SWR Engineering beruht auf dem Prinzip eines offenen Resonators. Es wird im hochfrequenten Wellenbereich gemessen. Dabei wird die Oberflächen- und Kapillarfeuchte erfasst. Der Dämpfung der in das Messgut eingekoppelten Mikrowelle wird der momentane Feuchtigkeitswert zugeordnet. Veränderungen der Dämpfung sind proportional zum Wassergehalt. Das Messfenster der Sonde, das in einem Edelstahlflanschgehäuse untergebracht ist, wird durch eine verschleißfreie Keramikscheibe geschützt.

Die wichtigste Voraussetzung für eine korrekte Messung der Restfeuchte in Schüttgütern ist die richtige Wahl des Einbauortes für den Sensor. Bei Schüttgutrutschen oder Förderbändern muss darauf geachtet werden, dass das Material mit einer möglichst gleichmäßigen Schichthöhe über die Sonde geführt wird. Als vorteilhaft hat sich der Einbau des M-Sens2 in Förderschnecken erwiesen. Als Ausgabe erhält der Nutzer ein 4…20-mA-Signal sowie zwei Alarmkontakte. Der Sensor kann in die höchsten Ex-Kategorien (Gas und Staub) und Temperaturen bis zu 120 °C eingebaut werden.

Online-Info: www.cav.de/0611414