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Hohe Sicherheit durch Freiabstrahler

Radarmessgerät im Einsatz bei der Vitamin-B2-Produktion
Hohe Sicherheit durch Freiabstrahler

Die Radargeräte Micropilot FMR5x realisieren durch ihre speziellen Auswertealgorithmen eine besonders hohe Messwertzuverlässigkeit. Durch angepasste Gerätevarianten und eine Entwicklung der Micropiloten nach SIL 2 IEC 61508 wird in den unterschiedlichsten Anwendungen eine hohe Sicherheit und Wirtschaftlichkeit mit frei abstrahlendem Radar erreicht. Zum Beispiel im Großfermenter bei DSM Nutritional Products.

Autor Carsten Schulz Produktmanager Füllstand, Endress+Hauser

Seit 2000 wird im Werk Grenzach Vitamin B2 mit einem biotechnologischen Verfahren produziert. In insgesamt vier Stufen wird das Vitamin B2 mithilfe der Produktionskultur Bacillus subtillis fermentativ hergestellt. Die Fermentation wird in mehreren, zeitlich versetzt laufenden Großfermentern durchgeführt. Nach Ende der fermentativen Phase wird das biologische Material der produzierenden Mikroorganismen in der Folgestufe vom Vitamin-B2-Anteil abgetrennt. Der B2-enthaltende Strom wird mit Schwefelsäure angesäuert, thermisch behandelt und filtriert. Der gewaschene B2-Filterrückstand wird anschließend in zwei Teilströme getrennt, die später zu zwei verschiedenen Verkaufsprodukten führen:
  • B2 80 SD mit einem B2-Anteil von 80 % (im Gemisch mit 20 % Maltodextrin) für Futtermittelanwendungen
  • B2 USP für Nahrungsmittel- und Pharma-applikationen mit einer Reinheit von $98 %
Das frei abstrahlende Radargerät Micropilot FMR52 sorgt hier bei der Füllstanderfassung für eine hohe Anlagenverfügbarkeit der Großfermenter, was für den Produktionsablauf dieser biotechnologischen Verfahren sehr wichtig ist. Der FMR52 entspricht neben der hohen Beständigkeit durch eine PTFE-Scheibenantenne hohen hygienischen Anforderungen. Sämtliche mediumberührten Teile sind FDA-gelistet und entsprechen den Anforderungen nach USP Class VI. Das Design ist frontbündig und spaltfrei nach Asme BPE. Ebenso gibt es verschiedene hygienische Prozessanschlüsse.
Um eine sehr hohe Anlagenverfügbarkeit und daraus resultierend optimale effiziente Prozesskosten zu erreichen, verfügen die Radargeräte Micropilot FMR5x über weitere besondere Eigenschaften.
Signalauswertung auf hohem Niveau
Die selbst lernenden Softwarealgorithmen sind in der Lage, bis zu 20 Mikrowellenreflexionen gleichzeitig zu verfolgen und zu charakterisieren: Füllstandsignal, Störsignale und Dopplersignale. Die Definition der Signalart wird durch eine Bewertung der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften wie zum Beispiel Reflexionshöhe, Reflexionsposition, Reflexionsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung ermittelt. Durch diese Auswertealgorithmen ist es möglich, eine Signalreflexion auch unterhalb einer Störausblendung zuverlässig auszuwerten.
Die Neuentwicklungen der Mikrowelleneinkopplungen erweitern das Anwendungsspektrum für Flüssigkeitsgeräte mit 26-GHz-Technologie in der Gerätevariante FMR51 auf bis zu +450 °C und für Schüttgutgeräte mit dem FMR57 auf bis +400 °C Prozesstemperatur.
Safety Integrity Level
Alle Geräte des Micropilot FMR5x wurden nach IEC 61508 entwickelt. Diese hohe Qualität erlaubt den Einsatz in Schutzeinrichtungen direkt ab Markteinführung. Die Geräte-Hardware wurde nach SIL 2, die Gerätesoftware nach SIL 3 entwickelt. Dies erlaubt den Einsatz in SIL-2-Schutzeinrichtungen, aber auch SIL 3 in homogener Redundanz. Um die Sicherheitsfunktion der Schutzeinrichtung zu gewährleisten, d. h. gefährliche, unerkannte Fehler weitgehend auszuschließen, muss diese regelmäßig wiederkehrend geprüft werden. Betreiber verfahrenstechnischer Anlagen beklagen den enormen Zeit- und Kostenaufwand im Zusammenhang mit diesen Prüfungen insbesondere bei kontinuierlich messenden Systemen.
Füllstandänderungen für wiederkehrende Prüfungen sind im laufenden Prozess nicht praktikabel. Der Zugriff auf Geräte in der Anlage ist häufig nur bei Revision möglich. Problematisch stellt sich auch die aufwendige zeitliche Abstimmung zwischen Dienstleister und Prozessbetrieb dar.
Die Gerätefamilie Micropilot FMR50…57 löst all diese Anwenderprobleme. Mit den Geräten ist es möglich, das Prüfintervall auf bis zu zwei Jahre zu verlängern und eine Prüfung ohne Betriebsunterbrechung im eingebauten Zustand abzudecken – und das alles ohne Spezialkenntnisse. Eine Wiederholungsprüfung ist zu jeder Zeit unabhängig vom Prozess möglich, ohne Stillstand der Produktion und Beeinflussung der Anlagenverfügbarkeit.
Datenmanagement im Messgerät
Bei stetig wachsenden Sicherheitsanforderungen, erhöhter Nachweispflicht und dem Bedarf an hoher Anlagenverfügbarkeit gewinnt ein cleveres Datenmanagement für Feldgeräte immer mehr an Bedeutung. Für den Anlagenbetreiber stehen dabei Anforderungen im Vordergrund wie die Dokumentation der Messstelle im Rahmen der Nachweispflicht von Anlagen, eine einfache sowie sichere Wartung und Reparatur durch Austausch von Komponenten ohne Neuparametrierung oder Abgleich und die Nachvollziehbarkeit von Anlagenzuständen und etwaigen Störeinflüssen. Aber auch die Nachvollziehbarkeit von Parametrieränderungen bei sicherheitsgerichteten Messstellen steht im Fokus der Betreiber. Das Datenmanagement im neuen Zweileiter-Konzept lässt hierbei keine Wünsche offen.
Davon profitiert der Betreiber
Die automatische Datensicherung im Speicherbaustein HistoROM, der unverlierbar in das Gehäuse integriert ist, ermöglicht den zeitsparenden Austausch von Elektroniken ohne Neuabgleich. Bei einem Elektronikwechsel laden sich die Gerätedaten der letzten Parametrierung automatisch vom Speicherbaustein HistoROM in die neue Elektronik und das Gerät nimmt automatisch den Messbetrieb wieder auf. Diese Soft- und Hardwareentwicklungen erhöhen die Messwertzuverlässigkeit des Micropilot FMR5x deutlich und führen auch bei anspruchsvollen Prozessbedingungen zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit.
Die Zukunft hat ein Gesicht
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 mit der vollumfänglichen Integration der Gerätevarianten des frei abstrahlenden Radars Micropilot FMR5x in das Zweileiter-Konzept für Durchfluss und Füllstand diese Anforderungen um. Die Einheitlichkeit zeigt sich z. B. in Dokumentation, Bedienung, Diagnose, Ex- und Ersatzteilkonzept sowie vielen weiteren Details und führt zu einer Kostenreduktion bei Planung, Beschaffung und Betrieb. Das erste einheitliche Zweileiter-Konzept für Durchfluss und Füllstand erhöht die Sicherheit und senkt die Kosten.
prozesstechnik-online.de/cav0714429
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