Radarfüllstandmessung in Silos bei Heidelberger Beton
Betonsichere Messung
Mal sind sie gemauert, mal aus Beton oder Stahl konstruiert, rund oder eckig: Silos sind ein bevorzugter Lagerort für Schüttgut-Rohstoffe. Logistische oder produktionstechnische Gründe machen eine fortlaufende Erfassung der Bestände mittels kontinuierlicher Füllstandmessung erforderlich. Dabei sind die Silos aber auf die schüttgutmechanischen Eigenschaften ausgelegt, der Einbauort der Messtechnik wird also durch örtliche Gegebenheiten definiert. So auch beim Unternehmen Heidelberger Beton in Karlsruhe, bei dem der Austausch von Füllstandmessungen anstand.
Die Füllstandmessung im örtlichen Silo muss in besonders schmalen Kammern erfolgen. Das Medium, mit dem die Kammern befüllt werden, weist eine unterschiedlich starke Körnung auf, die von 0 bis 16mm reicht. Es kommt also zu einer deutlichen Staubentwicklung im Silo während der Befüllung. Eine weitere zu berücksichtigende Eigenschaft des Mediums ist sein abrasiver Charakter. Außerdem muss die Messung im laufenden Betrieb erfolgen – sie kämpft daher mit starken Nebengeräuschen, die durch das einrieselnde Schüttgut entstehen. Staubentwicklung, raues Medium, enge Silozellen – bisher wurden diese Probleme häufig mit einem elektromechanischen Lotsystem gelöst. Nachteil dieses berührenden Messsystems, gerade bei abrasiven Medien, ist der hohe Wartungsaufwand. Um diesen zu verringern, kommen häufig Ultraschallgeräte mit dem Vorteil der Berührungslosigkeit zum Einsatz. Diese Technologie wiederum stößt bei starker Staubentwicklung an ihre physikalische Grenze. Freiabstrahlende Radargeräte jedoch verbinden die Vorzüge beider Messverfahren, Berührungslosigkeit sowie Staubunempfindlichkeit. Das Messgerät selbst erhält eine Vielzahl von ausgesendeten Informationen zurück, z.B. von Einbauten, oder von Reflexionen über die Behälterwand. Es muss nun die Aufgabe bewältigen, hieraus das richtige Füllstandsignal zuverlässig zu detektieren. Die freiabstrahlende Radarmessgeräte-Familie Micropilot FMR56/57 mit Multi-Echo-Tracking verfügt über entsprechende Auswertealgorithmen, die jedes Echosignal bewerten und den Signalverlauf verfolgen. Dank der optimierten Auswertung und den selbstlernenden Algorithmen wird das Füllstandsignal auch dann erfasst, wenn es unter der Ausblendung liegt.
Berührungslos und sicher
Am Standort Karlsruhe konnte die Messaufgabe mit dem Basisgerät Micropilot FMR56 von Endress+Hauser realisiert werden. Der Produktpalette des Gerätes war zuvor eine DN100-Antenne hinzugefügt worden. Diese sorgt durch ihren Abstrahlwinkel von 8° für eine verbesserte Bündelung der Radarwellen sowie eine hohe Signaldynamik. Die Geräte der neuen Radargeneration FMR5x haben aufgrund ihrer Konstruktion einen zusätzlichen Signalgewinn von 10dB. Damit ist es problemlos möglich, auch z.B. in mehrfach geteilten Rundkammersilos beim Befüllen mit hoher Geräuschentwicklung sicher zu messen. Das frei abstrahlende Gerät gibt es in sieben verschiedenen Ausführungen, zwei davon für den Bereich der Schüttgüter. Der FMR56 ist das wirtschaftlich attraktive Basisgerät bis 30m Messbereich. Der FMR57 wurde für anspruchsvolle Anwendungen in pulverförmigen bis stückigen Schüttgütern entwickelt und ist in Messbereichen bis 70m einsetzbar.
Mehrfach-Echoerkennung
Die selbst lernenden Software-Algorithmen sind in der Lage, bis zu 20 unterschiedliche Reflexionen von Mikrowellen gleichzeitig zu verfolgen und zu charakterisieren. Dazu zählen Füllstand-, Stör-, Doppler- und Bodensignale. Die Definition der Signalart wird durch eine Bewertung der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften wie Bewegungsrichtung, Reflexionshöhe, -position und -geschwindigkeit definiert. Durch diese Auswertealgorithmen ist es erstmalig möglich, eine Signalreflexion auch unterhalb einer Störausblendung zuverlässig auszuwerten. Das neue Datenmanagementsystem aus dem Zweileiterkonzept HistoROM ist im FMR56 bereits werksseitig implementiert. Unverlierbar mit dem Transmittergehäuse verbunden, speichert es automatisch alle zum Messgerät gehörenden Daten. So ermöglicht es u.a. Geräteparameter über das Display zu duplizieren. Die Inbetriebnahmezeit der sieben Geräte bei Heidelberger Beton in Karlsruhe konnte dadurch deutlich reduziert werden.
