Ready for Industrie 4.0

So verbessern digitale Grenzstandschalter Anlagensicherheit und -verfügbarkeit

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Premiere auf der SPS 2019: Die Grenzstandschalter Liquiphant FTL51 wurde dem Fachpublikum vorgestellt. Das bewährte Messprinzip ist geblieben. Hinzu gekommen sind diverse neue digitale Features, die Andreas Schall, Produktmanager Marketing Füllstandsmessung bei Endress+Hauser Deutschland, im Interview mit cav vorstellt.

Herr Schall, weltweit sind über 6 Mio. Grenzstandschalter der Liquiphant-Baureihe im Einsatz. Die Geräte gehören also zu den Erfolgsprodukten von Endress+Hauser. Dennoch wurde die Baureihe um ein weiteres Modell ergänzt. Warum?

Andreas Schall: Zur DNA von Endress+Hauser gehört traditionell der Pioniergeist. Und dieser hat uns mit Blick auf Digitalisierung und Industrie 4.0 veranlasst, diese sehr erfolgreiche Produktfamilie mit dem Liquiphant FTL51 weiterzuentwickeln.

Die Grenzstandschalter sind jetzt also ready for Industrie 4.0?

Schall: Genau. Hinzu kommt, dass sie die Anlagenverfügbarkeit und Anlagensicherheit weiter erhöhen.

Wie unterscheiden sich die Liquiphant-FTL51-Geräte von den Vorgängermodellen?

Schall: Die Grenzschalter bieten dem Anwender nun zusätzlich einen mobilen Gerätezugriff über die Smartblue App sowie die Möglichkeit der Geräteverifikation im eingebauten Zustand. Wiederkehrende Prüfungen nach SIL oder WHG werden einfacher und richtungsweisende Monitoringwerte ermöglichen die vorausschauende Wartung. Hinzu kommen die sehr guten Sicherheitskennwerte

Gemeinsames Merkmal der alten und neuen Liquiphant-Grenzstandschalter ist, dass sie nach dem Vibronik-Prinzip arbeiten. Erläutern Sie bitte das Funktionsprinzip.

Schall: Herzstück des von Endress+Hauser erfundenen Messprinzips ist eine Schwinggabel, die piezoelektrisch angeregt wird und in ihrer Resonanzfrequenz schwingt. Ändert sich der Füllstand im Tank, sodass die Schwinggabel bedeckt oder frei wird, führt dies zu einer Änderung der Schwingfrequenz. Diese Änderung wird detektiert und ausgewertet.

Funktioniert das Messprinzip nur bei flüssigen Medien?

Schall: Nein. Es gibt auch Grenzschalter für Feststoffe. Wir bieten für verschiedene Schüttgutdichten und Korngrößen unterschiedliche Varianten an.

Welche Vorteile bietet das Vibronik-Prinzip im Vergleich zu anderen Verfahren zur Grenzstanderfassung?

Schall: Es ist ein universell einsetzbares und zugleich das unempfindlichste Verfahren zur Erfassung des Grenzstandes. Unabhängig von Strömungen, Turbulenzen, Luftblasen, Schaum, Vibrationen, Feststoffen im Medium oder Ansatzbildung auf den Schwinggabeln liefert es zuverlässige Messwerte – und das ohne Abgleich. Durch die vollmetallische Trennung sind die Grenzschalter sehr robust und mangels mechanisch bewegter Teile nahezu wartungsfrei.

Die neuen Liquiphant FTL51 wurden komplett gemäß IEC 61508 entwickelt. Was heißt das für die Geräte?

Schall: Die Entwicklung folgte dem Managementsystem der Funktionalen Sicherheit. Dabei handelt es sich um einen von einer unabhängigen Instanz überwachten und zertifizierten Prozess. Das Ergebnis sind Grenzschalter, die direkt in SIL-2- und in homogener Redundanz auch in SIL-3-Applikationen eingesetzt werden können. Im Vergleich zu den Vorgängern erreichen die neuen Liquiphant-FTL51-Geräte deutlich verbesserte SIL-Kennwerte, was eine Steigerung der Anlagensicherheit und Anlagenverfügbarkeit gewährleistet. Prüfzyklen können verlängert werden. Ergänzende Zulassungen, z. B. zum Einsatz als Überfüllsicherung oder Leckageerkennung im Sinne des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG), runden das Portfolio ab. Der Liquiphant Failsafe – intern redundant und mit Best-in-Class-Sicherheitskennwerten – rundet das Vibronik-Portfolio nach oben ab und kann sogar als Einzelmessgerät bis SIL 3 eingesetzt werden.

Kommen wir als nächstes zur Namur-Roadmap „Process-Sensors-4.0“. Auch diese wurde bei der Entwicklung der Grenzstandschalter umgesetzt. Erläutern Sie bitte, wie Ihre neuen digitalen Sensoren die Forderungen der Roadmap erfüllen.

Schall: Wir stellen Daten und Informationen zur Verfügung, mit denen wir den Anwender bei der vorausschauenden Wartung und Prozessoptimierung unterstützen. Darüber hinaus sind das Messgerät betreffende Dokumentationen direkt vor Ort und mobil abrufbar.

Und wie gelingt Ihnen das?

Schall: Anwender können einfach und sicher über eine Bluetooth-Schnittstelle auf den neuen Liquiphant FTL51 zugreifen. Mit der Smartblue App haben sie ebenfalls Zugriff auf die Funktionen der Heartbeat Technology. Dazu gehören Diagnose-, Verifikations- und Monitoring-Funktionen.

Welche Parameter diagnostiziert die Heartbeat-Technologie beim Liquiphant FTL51?

Schall: Beispielsweise eine auftretende Korrosion an der Schwinggabel, die zu einem Materialabtrag führt. Dadurch verringert sich die Masse des Schwingsystems, sodass bei gleichbleibender Anregungsfrequenz die Resonanzfrequenz der Gabel steigt. Genau diese Abweichung wird erfasst und ausgewertet. Sie dient als Indikator für eine voranschreitende Korrosion, die der neue Liquiphant FTL51 erkennt und dann eine Warnung ausgibt. Das gibt dem Anwender genügend Zeit, um zu reagieren, bevor der Grenzschalter tatsächlich ausfällt.

Und wie hat man bei den Vorgängergeräten die Korrosion festgestellt?

Schall: Bisher musste der Grenzstandschalter ausgebaut werden, um Aussagen über den Zustand der Schwinggabel machen zu können. Das kostete Zeit und war mit teuren Anlagenstillständen verbunden. Mit dem neuen Liquiphant FTL51 ist das anders: Im eingebauten Zustand und ohne Prozessunterbrechung kann der Anwender mithilfe der Smartblue App eine Frequenzhistorie abrufen und Aussagen über den Korrosionsverlauf treffen. Diese Vorgehensweise ermöglicht übrigens auch die Detektion von Verkrustungen oder Ablagerungen auf der Gabel.

Es schließt sich also der Kreis zur predictive Maintenance.

Schall: Genau.

In welchen Anlagenkomponenten können die Grenzstandschalter eingesetzt werden?

Schall: In Tanks, Lagerbehältern und Rohrleitungen werden sie zur Vermeidung von Überfüllungen, zum Pumpenschutz und zur Leckageerkennung eingesetzt.

Können die Geräte auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden?

Schall: Auf alle Fälle. Sie verfügen über alle internationalen Explosionsschutzzertifikate.

Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co.KG, Weil am Rhein


Lukas Lehmann

stellv. Chefredakteur


„Der Liquiphant FTL51 besticht durch höchste Sicherheit und Verfügbarkeit. Ergänzende Zulassungen z. B. nach dem Wasserhaushaltsgesetz runden das Portfolio ab.“



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