Für jede Applikation das passende Radarfüllstandmesssystem. Die Frequenz muss stimmen - prozesstechnik online

Die Frequenz muss stimmen

Für jede Applikation das passende Radarfüllstandmesssystem

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Da Füllstände von Flüssigkeiten, Pasten und Schüttgütern in Tanks, Silos oder transportablen Behältern unter ganz unterschiedlichen Anforderungen erfasst werden, gibt es nicht die eine ideale Radarfrequenz für alle Anwendungen. Heute steht jedoch eine breite Palette an Möglichkeiten zur Auswahl, sodass sich für jede Aufgabenstellung die passende Lösung finden lässt.

Kein Prinzip eignet sich für alle Anwendungsbereiche gleicher-maßen, zu unterschiedlich sind die Rahmenbedingungen. Es gilt also, Messsysteme auszuwählen, die unter den anwendungsspezifischen Gegebenheiten zuverlässig funktionieren und gleichzeitig auch wirtschaftlichen Überlegungen von morgen standhalten.

Betrachtet man die Technologien für geführtes und frei abstrahlendes Radar in den unterschiedlichsten Applikationen über alle Branchen, ergeben sich für die jeweiligen Radartechnologien und Radarfrequenzen gewisse Vorteile:

  • Die Stärken der 80-GHz-Radartechnologie liegen in ihrem fokussierten Abstrahlwinkel mit 3° und dem großen Messbereich bis 125 m. Außerdem ist eine hochgenaue Füllstandsmessung möglich – eichfähig mit einer Abweichung von +/-0,5 mm (NMR81)
  • Die frei abstrahlenden Messgeräte in 26-GHz-Technologie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen und gar bei Turbulenzen beispielsweise in Tanks, Reaktoren und Mischbehältnissen.
  • Die 6-GHz-Technologie spielt ihre Vorteile bei starker Kondensatbildung und bei starken Turbulenzen aus. 6-GHz-Radar wird auch erfolgreich in Schwallrohranwendungen eingesetzt.
  • 1-GHz-Radarmessgeräte mit geführtem Radar kommen bei Anwendungen mit Schaum zum Einsatz, ebenso bei niedrigen DK-Werten. Geführtes Radar eignet sich zur Trennschichtmessung, Gasphasenkompensation und für Bypassanwendungen.

Endress+Hauser hat alle seine geführten und frei abstrahlenden Gerätevarianten vollständig nach IEC 61508 entwickelt.

Einsatzgebiet für die 80-GHZ-Technologie

Mit der frei abstrahlenden Radartechnologie des Micropilot FMR6x, der mit einer Sendefrequenz von 80 GHz arbeitet, ergeben sich neue Möglichkeiten für anspruchsvolle Applikationsbedingungen durch den kleinen Abstrahlwinkel von 3° bei Verwendung einer Antennenvariante DN80. Diese starke Fokussierung führt zu einer sehr einfachen Inbetriebnahme, da vorhandene Einbauten in der Applikation nur geringe oder keine Einflüsse auf das Reflektionssignal haben.

Die Vorteile der 80GHz-Technologie lassen sich an einer realisierten Messung in der Branche Life Sciences bei der Herstellung des Mediums Pankreatin verdeutlichen. Das Pankreatin wird getrocknet und in Quarantäne in einem Silo aufbewahrt. Das Silo ist unten schmal zulaufend, wobei sich am Übergang zwischen zylindrischem und konischem Teil Schweißnähte befinden. Die bisher eingesetzte Lösung war ein frei abstrahlendes Radar-Füllstandmessgerät mit einer Arbeitsfrequenz von 26 GHz. Aufgrund des geringen Abstands zur Behälterwand und stark schwankenden Anhaftungen des Mediums am Übergang zum konischen Teil des Silos ergaben sich starke Störreflexionen. Diese Reflexionen wurden im Leerzustand des Silos als Füllstand ausgegeben. Unter diesen Voraussetzungen war mit 26 GHz – trotz zahlreicher Ausblendungsversuche – keine zuverlässige Messung möglich.

Der Micropilot FMR62 misst in dieser Anwendung hingegen sehr zuverlässig. Aufgrund des geringen Abstrahlwinkels von 3° können – ohne Ausblendung – Störreflektionen an der Schweißnaht oder den schwankenden Anhaftungen vermieden werden. Sowohl der Füllstand als auch der Leerzustand im Silo wird zuverlässig durch den Sensor erfasst.

Höhere Anlagenverfügbarkeit mit Hartbeat Technology

Um die Verfügbarkeit hochzuhalten, sind viele Füllstandsmessgeräte von Endress+Hauser mit der Heartbeat Technology ausgestattet, die eine durchgehende Geräteüberprüfung, bestehend aus Diagnose-, Verifikations- und Monitoringfunktion, erlaubt. Die hohe Prüftiefe sorgt wiederum für eine deutliche Steigerung der Anlagenverfügbarkeit.

Die Gerätevarianten des geführten Radar Levelflex und des frei abstrahlenden Radar Micropilot sind mit der Heartbeat Technology ausgestattet und steigern durch diverse Prüffunktionen die Anlagenverfügbarkeit. Permanente Prozessdiagnose und umfangreiche eingebaute Diagnosefunktionen für das Gerät sorgen für einen störungsfreien Prozessablauf, da die Messgeräte hierdurch in der Lage sind, standardisierte Diagnosemeldungen und klare Handlungsanweisungen auszugeben, bevor es zu einem Stillstand kommt. Die Verifikation findet direkt in der Messstelle statt – ohne Ausbau oder Prozessunterbrechung. Teil der Verifikation ist ebenfalls die Dokumentation, bei der Protokolle automatisch generiert werden. Diese Protokolle unterstützen den Nachweis bei Regularien, Gesetzen und Normen. Damit reduzieren Sie Ihren Prüfaufwand deutlich. Mit den Funktionalitäten im Bereich Monitoring ist es möglich, Trends aus den Messdaten zu erkennen und somit einfache, vorausschauende Wartung zu betreiben, Prozesse zu optimieren und Wartungsstrategien zu installieren.

Einfache Inbetriebnahme und Wartung

Neue Möglichkeiten in der Bedienung, Diagnose und Wartung bietet die Kommunikation via Bluetooth Wireless Technology. Die verschlüsselte Single-Point-to-Point-Datenübertragung ist in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für einen hohen Sicherheitsstandard entwickelt worden. Dieser passwortgeschützte Fernzugriff ermöglicht für geführtes und frei abstrahlendes Radar einfache, zeitsparende Inbetriebnahmen. Mit der Darstellung der aktuellen Signalkurven der entsprechenden Radargeräte über die Smart Blue-App von Endress+Hauser lassen sich Diagnosen und Wartungen effizient durchführen.

Drei Kriterien bestimmen die Auswahl

Die Auswahl der am besten geeigneten Radarfrequenz für die Füllstandmessung hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab: dem Medium, dessen Eigenschaften (Schaumbildung etc.) und der Beschaffenheit des Behältnisses, in dem gemessen wird. Während die 80-GHz-Radartechnologie sich hervorragend für hochgenaue Messungen in engen Behältern und mit großen Messbereichen eignet, ist das 26-GHz-Radar eher ein Generalist, der auch bei Turbulenzen gut zurecht kommt und günstiger in der Anschaffung ist. Die Vorteile der 6-GHz-Technologie liegen in der Unempfindlichkeit gegenüber starker Kondensatbildung und starker Turbulenzen, sodass diese Radarsensoren auch erfolgreich in Schwallrohren eingesetzt werden. Das geführte Radar in 1-GHz-Technologie ist der Spezialist für schaumbildende Medien oder Medien mit sehr geringen DK-Werten, es wird für Trennschichtmessungen ebenso eingesetzt wie auch für Gasphasenkompensation und Bypassanwendungen. Somit erhalten Sie für jede Ihrer Anwendungen den passenden Sensor, der sowohl Ihren Leistungs-, als auch Ihren Kostenanforderungen entspricht.

Zusätzlich zu den Überlegungen über die Frequenz steht bei der Auswahl der Messtechnik deren Auswirkungen auf die Anlagenverfügbarkeit im Fokus, da ungeplante Standzeiten teuer sind und den Betriebsablauf stören. Damit Geräte sich selbst diagnostizieren können und über eine Verifikations- und Monitoringfunktion verfügen, wurde die Heartbeat Technology entwickelt. Diese ermöglicht es, stets den Gerätestatus abrufen zu können und Strategien für echte vorausschauende Wartung zu installieren. Für den Einsatz in SIL-Schutzkreisläufen wurden außerdem sämtliche Radar-Füllstandmessgeräte von Endress+Hauser nach dem Standard IEC 61508 entwickelt.

Ausgestattet mit der Bluetooth-Technologie lassen sich bereits heute etliche Messgeräte via Tablet oder Smartphone einrichten und auslesen; sodass Anlagenbetreiber auch dann im Bilde über den Zustand ihrer Messstellen sind, wenn diese schlecht erreichbar in der Anlage eingebaut sind.

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Suchwort: cav0918endress


Autor: Carsten Schulz

Produktmanager Füllstand,

Endress+Hauser



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