Schüttgüter im Griff

Zur Überwachung des Materialflusses kann der berührungslos arbeitende Mikrowellen-Bewegungsmelder FlowJam bei allen Schüttgütern eingesetzt werden. Der DK-Wert des Materials spielt dabei keine Rolle. Selbst bei Kieselsäure in kleinen Mengen wird vom FlowJam ein Materialfluss erkannt. Der SWR-Sensor ist ab einer Fließgeschwindigkeit von 1 cm/s einsetzbar. Die Detektion erfolgt unabhängig von der Bewegungsrichtung durch die Auswertung des Dopplereffektes. Die Materialbewegung in metallischen 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 das Gerät kontinuierlich weiterentwickelt. Aus dem Bedarf für eine hohe Empfindlichkeit entstand der FlowJam-H. Weiterhin ist eine S-Version mit kurzem Sensorgehäuse erhältlich. Die Sensorik ist hier von der Elektronik getrennt. Diese Version vereinfacht zudem die Inbetriebnahme beim Einsatz vieler Messpunkte, da der Abgleich zentral vom Schaltraum aus vorgenommen werden kann. Alle Mitglieder der FlowJam-Familie können mit einem Prozessadapter ausgerüstet werden, der den Einsatz bei Temperaturen bis 200 °C und Druck bis 20 bar sowie in Ex-Zone 20/22 ermöglicht.

Ein besonderer Vorteil dieser Technik ist die hohe Unempfindlichkeit gegen Verschmutzungen. Der FlowJam misst problemlos durch Anbackungen. Die Schüttgutüberwachung durch nichtmetallische Materialien wie Glas, PVC, oder Keramik erweitert die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten.

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, lässt sich durch frühzeitigen Alarm vermeiden. Standardmäßig ist die Messung in allen Behältern bis zu einem Durchmesser von 18 m. Spezielle Ausführungen gestatten jedoch, Grenzstände über wesentlich größere Distanzen anzuzeigen.

Der Einbau der beiden baugleichen Sender- und Empfängerteile wird im Regelfall über 1½“-Gewindestutzen vorgenommen. Wie bei der Materialflussüberwachung mit FlowJam kann auch der ProGap II mit dem Prozessadapter für 200 °C, Druck bis 20 bar und Ex-Zonen-Trennung 20/22 ausgerüstet werden und detektiert durch nahezu alle nichtmetallischen Materialien (PVC, Quarzglas, Plexiglas, Schamott). Überwachungsvorgänge können somit völlig vom Behälterinnenraum entkoppelt werden. Gerade bei Schüttgütern ist häufig mit Anbackungen in allen Prozessbereichen zu rechnen. Der Abgleich erfolgt einmalig, indem der gewünschte Schaltzustand (voll oder leer) erzeugt und die Empfindlichkeit dementsprechend eingestellt wird. Anbackungen auf dem Sensorfenster werden somit ignoriert und der Niveaualarm löst nur dann aus, wenn mindestens der ehemals erzeugte Schaltzustand erreicht ist.

Die Vorteile beim Einsatz der Radartechnik für Schüttgutmengenmessungen liegen auf der Hand. Bei Nachrüstung des Systems muss keine zusätzliche Bauhöhe geschaffen werden. Einbauten in den Förderstrom gibt es nicht. Testmessungen sind ohne großen Aufwand kurzfristig möglich, Ex-Bereiche kein Hindernis. In Kombination mit einer patentierten Messsignalauswertung liefert der SolidFlow ein direktes Maß für den Massenstrom. Grundlage für die Messung ist die Einkoppelung der Mikrowellen in der Weise, dass sich ein homogenes Messfeld über den Leitungsquerschnitt ausbildet. Dies erfolgt durch die Einbeziehung der metallischen Innenwand der Rohrleitung. Die durch die Messstrecke strömenden Feststoffpartikel erzeugen Streuimpulse, die wieder zurück zum Empfänger gelangen. Die Gesamtmenge der Einzelimpulse über eine definierte Messdauer ist direkt proportional zur Feststoffmenge. Mit diesem System konnten bisher die meisten Feststoffe gemessen werden, auch feinste Stoffe wie Kieselsäure mit Korngrößen im Nanometerbereich bei kleinen Beladungen. Die Obergrenze der Korngröße beträgt etwa 10 mm.

Die menügeführte Bedienung der SolidFlow-Auswerteelektronik erlaubt dem Anwender eine einfache Inbetriebnahme in wenigen Schritten. Die Bedienerführung erfolgt wahlweise in drei Sprachen und kann wahlweise per Touch-Screen oder mit Laptop durchgeführt werden. Zusätzlich ist die Auswerteelektronik mit einem Summenzähler ausgestattet. Die Möglichkeit, bis zu vier verschiedene Materialien in der Elektronik zu hinterlegen, erweitert den Einsatzbereich nochmals. Als Ausgangssignale stehen ein 4…20mA-Ausgang und zwei Relaisausgänge zur Verfügung. Die RS485-Schnittstelle kann zusätzlich für die Datenausgabe mit Mod-Bus-Protokoll verwendet 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 nachweislich 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 aufwändige und teuere Verwiegeeinrichtung zu integrieren. Der SolidFlow kann in allen Rohrleitungen, inklusive Ex-Zonen 1 und 20, in denen Feststoff pneumatisch oder im Freifall gefördert wird, integriert werden.

Auch im Bereich der Feuchtemessung bietet die Mikrowelle den Vorteil der Online-Erfassung während des Produktionsprozesses. Die M-Sens-Sensoren beruhen auf dem Prinzip eines offenen Resonators. Gemessen wird im hochfrequenten Wellenbereich und dabei die Oberflächen- und Kapillarfeuchte erfasst. Der Dämpfung, die die Mikrowelle im Messgut erfährt, wird der momentane Feuchtigkeitswert zugeordnet. Veränderungen sind proportional zum Wassergehalt. Das Messfenster der Sonde, das in einem Edelstahl-Flanschgehäuse untergebracht ist, wird durch eine verschleißfreie Keramikscheibe geschützt. Die Messung kann auch durch Kunststoffe mit einer Stärke bis 30 mm erfolgen.

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 besonders vorteilhaft hat sich der Einbau des M-Sens in Förderschnecken erwiesen, da diese im Messfeld des Sensors eine annähernd gleich bleibende Materialdichte sicherstellen. Als Ausgabe erhält der Nutzer ein 4…20 mA-Signal und zwei Alarmkontakte. Auf vorgeschaltete oder nachfolgende Prozessabläufe kann somit direkt Einfluss genommen werden.

cav 431