Erster Radarfüllstandsensor mit 80GHz für Flüssigkeiten
Hochfrequente Radarmessung
Mit der Vorstellung des Vegapuls 64, dem weltweit ersten Radarfüllstandsensor für Flüssigkeiten, der mit einer Frequenz von 80GHz arbeitet, ist eine neue Ära in der Radarmesstechnik angebrochen. Die Fokussierung des Strahls ermöglicht völlig neue Radar-Anwendungen.
Die Fokussierung eines Radarmessgerätes hängt von der Sendefrequenz und der wirksamen Antennenfläche ab. Durch eine um den Faktor drei höhere Sendefrequenz (bisher waren 26GHz üblich) können die Antennengrößen um denselben Faktor kleiner sein und erzielen trotzdem eine ähnlich gute Signalfokussierung. Vor 18 Monaten wurde bereits der Vegapuls 69, ein Sensor zur kontinuierlichen Messung von Schüttgütern mit 80GHz eingeführt. Auch dieser Sensor misst statt der bis dahin weit verbreiteten Frequenz von 26GHz, mit einer um den Faktor drei höheren Sendefrequenz. „Der Markt gibt diesem technologischen Trend Recht: seit der Markteinführung wurden über 10.000 Füllstandsensoren des Typs Vegapuls 69 installiert“, beschreibt Jürgen Skowaisa, Produktmanager Radar bei Vega Grieshaber, die Erfolgsstory der neuen Sensoren. Diese bewähren sich besonders bei Medien, die über schlechte Reflexionseigenschaften verfügen, in Förderschächten von bis zu 120m Tiefe oder in Silos mit vielen Einbauten, die erhebliche Störsignale verursachen. In diesem Frühjahr folgt die Einführung des Radarfüllstandsensor Vegapuls 64 für Anwendungen im Flüssigkeitsbereich, der ebenfalls durch seine hohe Dynamik und eine bessere Fokussierung ein Ausrufezeichen in der Messtechnik setzt. „Medien mit geringen Reflexionseigenschaften, also kleinen Dielektrizitätszahlen, lassen sich nun deutlich besser messen, als mit bisherigen Radarsensoren“, so Skowaisa. Dank des sehr fokussierten Messstrahls, bei einer Antennengröße von 80mm hat das Sendesignal gerade mal einen Öffnungswinkel von 3° (bisher bei 26GHz waren es 10°), ist der Einsatz auch in Behältern mit Heizschlangen und Rührwerken deutlich einfacher geworden. Weiterer Vorteil ist ein größerer Dynamikbereich, der vor allem bei Anhaftungen, Kondensat und Schaum oder turbulenten Oberflächen zu einer höheren Messsicherheit führt. Störsignale, die bisher nur mit einer zusätzlichen Störsignalspeicherung ausgeblendet werden konnten, spielen für eine zuverlässige Messung kaum noch ein Rolle. „Zudem ist es möglich, eine wesentlich kleinere Antenne einzusetzen. So sind Prozessanschlüsse mit einer Antennengröße von nur ¾“ möglich – dies entspricht gerade mal der Größe eines Euros“, nennt Skowaisa weitere Vorteile.
Große Frequenz für kleine Behälter
Durch die neue Technik lässt sich auch der Füllstand sehr nah am Behälterboden ermitteln. Dies eröffnet neue Perspektiven bei der Ermittlung des Füllstandes in kleinen Behältern in der Pharma- und Biotechindustrie, aber auch um beim Ermitteln der Restmenge in Großtanks mit Treibstoffen. Die Genauigkeit liegt bei +/-2mm, selbst bei einem Messbereich von 30m. Gleichzeitig konnten die Störsignale im Nahbereich deutlich reduziert werden. Das ist z.B. für die Pharma-Branche entscheidend, da dort die Blockdistanz (also der Abstand zwischen Antenne und Flüssigkeitsoberfläche) bei Radarmessgeräten bislang in kleinen Behältern zu groß war. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass bestehende Prozessanschlüsse verwendet werden können, da sich der neue Sensor einfach auf dem vorhandenen Anschluss installieren lässt. Da die Radarsignale Schaugläser oder Glasbehälter durchdringen, kann der Sensor teilweise sogar außerhalb des Behälters montiert werden, eine Lösung, die für gewisse Branchen interessant ist.
Lagerung von Flüssiggas
In einigen Branchen gehen die spezifischen Sicherheitsanforderungen weit über das hinaus, was etwa durch den TÜV oder den Gesetzgeber vorgegeben ist. Besonders groß ist das Sicherheitsbedürfnis in der mineralölverarbeitenden Industrie, z.B. bei der Lagerung von Flüssiggas in Kugeltanks. Dank der hohen Signalbündelung des Vegapuls 64 eröffnen sich für die Radarmesstechnik auch hier neue Einsatzgebiete. In Erdölraffinerien gibt es immer häufiger die strikte Vorgabe, dass ein Sensor generell auf einem Kugelhahn zu montieren ist. So soll sichergestellt werden, dass sich der Sensor auch im laufenden Betrieb sicher und einfach austauschen lässt. Diese Einbausituation hat Vega für Radarsensoren zur Füllstandmessung bisher nicht empfohlen, da der zusätzliche Stutzen und der Kugelhahn selbst große Störreflexionen im Nahbereich verursachen. Vor allem, wenn der Sensor zur Erkennung einer Überfüllung eingesetzt wurde, konnten die relativ kleinen Echos des Mediums durch das starke Rauschen im Nahbereich nicht optimal erfasst werden. Bei dem neuen Gerät ist nun der Einfluss durch den Kugelhahn deutlich geringer, da der Sensor über eine erheblich bessere Signalbündelung verfügt und so der Stutzen und Kugelhahn weitaus weniger reflektieren. Zudem lässt sich der Sensor auch auf vorhandenen Absperreinrichtungen installieren, was die Umbaukosten auf ein Minimum reduziert. Erste Feldversuche haben gezeigt, dass sich der Vegapuls 64 als Universalsensor eignet. Neben der Messung auf LPG-Tanks ohne Standrohr misst er auch den Füllstand in Lager- und Prozesstanks.
