Die Füllstandmessung im Wasser- und Abwasserbereich war bisher die Domäne der Ultraschalltechnik. Jetzt gibt es Konkurrenz: Vega hat die Radartechnik, die sich in den letzten Jahren in der Chemie und Petrochemie bewährt hat, für die Wasserwirtschaft fit gemacht. Dazu wurde mit dem Vegapuls WL 61 ein Radarsensor entwickelt, der voll auf die Belange der Branche abgestimmt ist.
Der Autor: Jürgen Skowaisa Produktmanagement Radar Vega Grieshaber
Radarsensoren wurden in der Vergangenheit im Wasser- und Abwasserbereich nur dort eingesetzt, wo die Eigenschaften der Mikrowellentechnik wesentliche Vorteile in der Anwendung boten. In den meisten Fällen wurden weiterhin Ultraschallsensoren zur berührungslosen Messung von Füllständen, Pegeln oder für die Durchflussmessung in offenen Gerinnen eingesetzt. Die Ultraschalltechnik war bisher das Maß aller Dinge in dieser Branche, da sie eine ausreichende Performance zu einem akzeptablen Preis bot. Vielen Anwendern waren die Schwächen der Ultraschalltechnik nicht bewusst oder sie haben akzeptiert, mit gewissen Kompromissen zu leben.
Damit die Vorteile der Radartechnik auch in der Wasserbranche öfter genutzt werden können, wurden die Sensoren an die erforderlichen Randbedingungen angepasst: Temperaturbereich von -40 bis +80 °C, Druck max. 2 bar, Gehäuse aus hochbeständigem Kunststoff, fest angeschlossenes Kabel mit hoher Schutzart IP 68 (2 bar). Auf aufwendige Prozessanschlüsse aus Edelstahl wurde bewusst verzichtet, um die Kosten zu reduzieren. Auch der maximale Messbereich wurde mit 15 m auf die Wasserwirtschaft abgestimmt.
Das Resultat ist ein Radarsensor, der vor allem auch aus preislicher Sicht optimal für die Wasserbranche passt. Der Vegapuls WL 61 bietet gegenüber den bisher eingesetzten Ultraschallsensoren in allen typischen Anwendungen dieses Industriebereiches wesentliche Vorteile. Unabhängig von den Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen, Sonneneinstrahlung, Regen, Schneefall oder Nebel misst der Sensor immer die exakte Füllhöhe.
Die verfügbaren Montagetools ermöglichen es dem Anwender, den Sensor einfach und ohne zusätzliche Kosten zu montieren. Eine Integration in bestehende Anlagen ist mit dem 4…20-mA-Stromausgang leicht möglich, die Bedienung erfolgt digital über das überlagerte Hart-Signal.
Der Vegapuls WL 61 wurde bereits nach der neuen Europäischen Norm EN 302729 für den „Einsatz von Radarsensoren zur Füllstandmessung im Freien“ entwickelt und entspricht den neuesten Richtlinien, die erst im vergangenen Jahr verabschiedet wurden.
Messaufgaben im Abwasserbereich
Betrachtet man die typischen Messaufgaben in der Abwasserbranche genauer, wird klar, warum bei vielen Anwendungen die Radartechnik der bisher eingesetzten Ultraschalltechnik deutlich überlegen ist. Ein gutes Beispiel ist die Pegelmessung im Pumpwerk. Bei zu geringem natürlichem Gefälle wird das Abwasser in Pumpwerken angehoben und in mehreren Stufen zur Kläranlage geleitet. Neben Druckmessumformern werden zur Pumpensteuerung Ultraschallsensoren eingesetzt, die berührungslos den Füllstand des Abwassers erfassen. Der Vorteil der Radartechnik in dieser Anwendung ist der wartungsfreie und zuverlässige Betrieb unter allen Prozessbedingungen. Die sehr gute Fokussierung der Radarsignale liefert auch bei beengten Platzverhältnissen und starken Anhaftungen an der Schachtwand zuverlässige Messdaten. Rohrleitungen, große Pumpengehäuse oder Leitern haben keinen Einfluss auf die Messergebnisse. Selbst bei stark turbulenten Wasseroberflächen oder Schaumbildung durch die Einleitung von Waschmittelrückständen ist eine einwandfreie Funktion der Pumpensteuerung sichergestellt.
Ein weiteres Beispiel ist die Durchflussmengenmessung in offenen Gerinnen. Abwassermengen werden oft über die Füllhöhe in Gerinnen oder Überfallwehren gemessen. Mit einer gerinnespezifischen Linearisierungstabelle, die in den Sensoren als Berechnungsformel bereits hinterlegt ist, wird die Durchflussmenge als Messsignal ausgegeben.
Die Stärken der Radartechnik liegen bei diesen Anwendungen in der hohen Genauigkeit, die auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen erhalten bleibt. Bei Ultraschallgeräten muss zum Beispiel der Temperatureinfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen kompensiert werden. Ein Sensor im Schallwandler erfasst die Umgebungstemperatur und kompensiert den Laufzeitfehler in der Signalverarbeitung. Das funktioniert bei konstanten Verhältnissen recht gut, ändert sich die Temperatur jedoch schnell oder erwärmt die Sonne den meist schwarzen Schallwandler, wird der Temperatureinfluss nicht richtig kompensiert. Vor allem bei den sehr kleinen Messbereichen in der Durchflussmessung kann dies zu einem erheblichen Messfehler führen.
Vielen Anwendern ist dieser Einfluss nicht bewusst, denn die Messgenauigkeiten der Ultraschallgeräte werden immer unter Referenzbedingungen angegeben – diese kommen aber in der Praxis selten vor. Sonneneinstrahlung, Temperaturschwankungen, Wind, Regen und Nebel verursachen je nach Anwendung erhebliche Messfehler.
Halle A5, Stand 227
prozesstechnik-online.de/cav0412438
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