Über lange Zeit getestet

Roman Maurer

Das von Endress+Hauser entwickelte gepulste Radarmesssystem Micropi-lot M wurde vor der Vermarktung in 68 Feldeinsätzen in der verfahrenstechnischen Industrie getestet. Ein wichtiges Ziel der Feldtests war es, die Segmentierung der unterschiedlichen Varianten klar und deutlich herauszuarbeiten, um den Anwender eindeutig zum passenden, anwendungsgerechten Gerät hinzuführen. Zur Unterstützung bei der Auswahl des richtigen Radarmesssystems hat Endress+Hauser eine Auswahlhilfe entwickelt, die den Anwender durch ein Flowchart zur geeigneten Micropilot M-Variante führt. Dabei werden Fragen zum Behälter, zum Messmedium und zu den Prozess- und Einsatzbedingungen gestellt. Zudem werden dem Bediener Hilfen an die Hand gegeben, mit denen eine erfolgreiche Inbetriebnahme in kurzer Zeit zur Selbstverständlichkeit wird. Eine besonders komfortable Inbetriebnahme ermöglicht das ToF-Softwaretool.

Ein Feldtest wurde in der Lackfabrik Emil Frei durchgeführt. Hier lagern die zur Lackherstellung benötigten Lösemittel Alkohol und Ethylacetat in zylindrischen Erdtanks. Bisher wurde der Füllstand in den Tanks hydrostatisch gemessen. Allerdings war die hydrostatische Messung immer wieder fehlerhaft. Der Grund lag in starken Druckschwankungen der Luftzufuhr. Für den Feldtest wurde Micropilot M FMR 240 in den liegenden mit einem 1 m hohen Dom versehenen zylindrischen Tank (Durchmesser 2,50 m) eingebaut. Da Kohlenwasserstoffe einen niedrigen Dielektrizitätswert besitzen und deshalb nur schwach elektromagnetische Wellen reflektieren, wählte Emil Frei ein Messgerät mit Rohrantenne und einer Frequenz von 26 GHz. Damit kann bis zu einem DK-Wert von 1,4 gemessen werden. Auch wegen der Behältergeometrie ist dies die beste Lösung, da durch eine Vielzahl von Einbauten so viele Störungen hervorgerufen würden, dass eine Messung mit einer freistrahlenden Antenne nicht möglich wäre. Die Parametrierung brauchte nur wenige Minuten und war dank der Menüführung problemlos möglich. Die Messung läuft seit einem knappen Jahr störungsfrei und präzise. Die Genauigkeit wird regelmäßig mit einem Peilstab überprüft und bis heute wurde keine Abweichung festgestellt.

Ein weiterer Feldtest wurde bei Great Lakes Fine Chemicals durchgeführt. Der Micropilot M ist in einem Prozessbehälter montiert, in dem Chlorhexidin, ein Aseptikum für den Mundraum, produziert wird. Der Behälter besitzt ein einstufiges Rührwerk. Das Medium wird auf 80 °C aufgeheizt und acht Stunden gekocht und gerührt. Dabei bildet sich teilweise großblasiger Schaum. Wegen der Turbulenzen spritzt Flüssigkeit bis zur Antenne. Danach wird das Medium abgelassen und ein viskoser Sumpf bleibt zurück. Vor dem Teststart mit Micropilot M wurde der Füllstand mit einem Ultraschallmessgerät bestimmt. Die Messung war nicht immer einwandfrei, da sich ein Belag an der Behälterwand und teilweise auch auf der Membran bildet. Seit der Inbetriebnahme des Micropilot M läuft die Messung ohne Beanstandungen. Die Inbetriebnahme wurde von Endress+Hauser durchgeführt. Diese Dienstleistung kann bei kritischen Grenzapplikationen durchaus sinnvoll sein, um eine schnelle und optimale Inbetriebnahme des Radarmessgerätes zu erreichen. In diesem Fall entschied man sich für die Frequenz von 6 GHz, da bei der leichten Schaumbildung und der turbulenten Oberfläche ein besseres Nutzsignal erreicht wird.

Aus Korrosionsgründen wurde eine antistatische Stabantenne (540 mm) mit 200 mm inaktiver Länge aus PTFE ausgewählt. Das PTFE ist mit einer leitfähigen Schicht überzogen, um die erforderliche Leitfähigkeit zum Einsatz in der Zone 0 zu erreichen. Außerdem besteht eine gasdichte Durchführung des Hochfrequenz-Signals in das Messumformergehäuse, um eine hermetische Trennung des explosiven Messgutes nach außen zu bekommen. Im Ergebnis ist nun ein Micropilot M FMR 231 im Dauereinsatz.

Die zur Cognis-Gruppe gehörende Neynaber Chemie stellt Additive für die kunststoffverarbeitende Industrie her. Der für den Feldtest ausgewählte, 10 m hohe Lagertank enthält Fettalkohol mit einem Dielektrizitätswert kleiner 3. Die Temperatur erreicht bis zu 120 °C. Eine Herausforderung für die Radartechnologie sind die fünf übereinanderliegenden Heizschlangen mit einem Durchmesser von 2,50 m. Solche Störer müssen elektronisch ausgeblendet werden, was durch die Darstellung der Hüllkurve im ToF-Tool bequem möglich ist. Allerdings reicht das nicht aus. Hier wurde die schmale Keule von nur 8° Abstrahlwinkel des 26-GHz-Gerätes FMR 240 genutzt. Dadurch schaut die Mikrowelle quasi an den Heizschlangen vorbei und wird auf die Produktoberfläche fokussiert. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich auch durch die Phasenveränderung von fest auf flüssig und umgekehrt beim Heizen oder Abkühlen. Während der Heizphase kommt es zu starker Schwaden- und Kondensatbildung. Dies führt jedoch nicht zur Beeinträchtigung der Messung. Wenn die Temperatur auf über 110 °C ansteigt, besitzt das Fett eine sehr turbulente Oberfläche. Diese Bedingungen können die Signalqualität vermindern. Da turbulente Oberflächen eine Grenzbedingung für die hohe Frequenz darstellen, ist es besonders erfreulich, dass trotz der Prozessbedingungen die Messung zur Zufriedenheit des Betreibers läuft.

E cav 234