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Die Herausforderung bestand darin, ein System zu finden, das auch in dieser extrem staubigen Umgebung zuverlässig messen kann. Gemeinsam mit UWT wurde eine freistrahlende kontinuierliche Füllstandmessung konfiguriert.

- Intelligente berührungslose kontinuierliche Radarbestimmung
Durch die rasante Entwicklung der Bau- und Steinbruchindustrie in vielen europäischen Ländern in den letzten Jahren, ist die Nachfrage nach weiteren Lösungsansätzen für Anwendungen in Zementwerken gestiegen. Es müssen Lösungen mit geeigneter Sensorik für die Inhalts- und Füllstandsmessung gefunden werden, um den Prozessablauf der Zementherstellung möglichst zuverlässig zu unterstützen.

Ein Hersteller von Beton- und Putzprodukten für die Bauindustrie in Italien wollte seinen Prozessablauf mit einer Neugestaltung der Messeinrichtungen modernisieren. Es werden hauptsächlich vordosierte Produkte angeboten, die das Leben auf der Baustelle erleichtern sollen. Der Hersteller war unter anderem auf der Suche nach einem zuverlässigen Füllstandsmesssystem für seine neuen Zementsilos. Die Anforderungen an den Sensor waren nicht einfach. Die Umgebung ist sehr staubig und klebrig und die Oberfläche des Zements weist nach dem Befüllen oder beim Entleeren einen steilen Schüttwinkel auf.

Bei der Lagerung von Zementprodukten muss die Technologie auch mit Feuchtigkeit zurechtkommen, die zur Verklumpung von klebrigen Materialien, geringer Dichte und niedriger Dielektrizitätskonstante führt. Außerdem kommt es im Winter zu Kondensation, die die Messung beeinträchtigen kann. Die Ausrüstung muss sicher und zuverlässig sein, eine hohe Verfügbarkeit aufweisen, einfach zu installieren, leckagefrei, wartungsfrei und zertifiziert sein.

Gemeinsam mit dem lokalen Partner SMERI S.R.L testete das Team von UWT Level Control daher unter realen Einsatzbedingungen verschiedene Technologien, die bereits in extrem staubigen Prozessumgebungen erfolgreich eingesetzt wurden. Die Konfiguration der Messtechnik für die Lagersilos erfolgte schließlich mit dem freistrahlenden Radarsensor NivoRadar® NR 3100, der den speziellen Installationsanforderungen gerecht werden muss. Das Messgerät muss Messdistanzen von bis zu 19 Metern und DK-Werte von 3 - 4 bewältigen. Bei den Abfüllprozessen herrschen extrem staubige, verschmutzte Umgebungen. Es herrschten Prozesstemperaturen von bis zu 80°C (176°F) bei 0,8bar (11,6psi) Druck.

Die 78-GHz-Technologie des Radarsensors hat einen 4° engen Radarstrahl und garantiert ein zuverlässiges Füllstandsignal in den Einkammersilos. Auch während der Befüllung hat die Reflexion von der Oberfläche des Materials eine hohe Echosicherheit.

Elektromagnetische Wellen bilden die Grundlage der Füllstandsmessung mit Radar. Ein Radarsensor sendet eine gebündelte elektromagnetische Welle aus, die von Objekten als Echo reflektiert und dann vom Sensor ausgewertet wird. Neben den freistrahlenden Radarsensoren gibt es auch solche, die auf der Technologie der geführten Mikrowellen basieren und als geführte Radar-, TDR- (Time Domain Reflectometry) oder auch GWR- (Guided Wave Radar) Sensoren bezeichnet werden. Der grundlegende Unterschied zwischen freistrahlenden Sensoren und geführten Radarsensoren ist die Art und Weise, wie die elektromagnetischen Wellen das zu messende Medium erreichen. Während freistrahlende Radarsensoren spezielle Antennentypen verwenden, um die Wellen berührungslos in Richtung des Materials zu übertragen, benötigen geführte Radarsensoren eine Sonde (Stab oder Kabel) als Wellenleiter, entlang dessen das Signal zum Medium geführt wird. Die Sonde steht in Kontakt mit dem Medium. Frei abstrahlende Radarsensoren werden im Allgemeinen durch ihre Frequenz charakterisiert, da diese für die berührungslose Füllstandsbestimmung in Prozess- oder Lagerbehältern wichtig ist. Radarsensoren mit hohen Frequenzen können kompakter gebaut werden, haben kleinere Abstrahlwinkel und bessere Reflexionseigenschaften, was letztlich zu präzisen und zuverlässigen Messergebnissen führt.

Die Kombination aus hoher Staubentwicklung und anhaftendem Material stellte für den Radarsender keine Herausforderung dar, da der Luftspülanschluss eine regelmäßige, zyklische Reinigung der Linsenantenne ermöglicht. Die Inbetriebnahme mit dem Schnellstart-Assistenten war einfach und intuitiv. Das macht den NR 3100 zur richtigen Wahl in der Zementlageranwendung. Durch den integrierten Zielflansch konnte der Sensor perfekt auf die gewünschte Position auf dem Dach des Silos ausgerichtet werden.