Fachbeitrag Ready, steady - weigh

Den Inhalt eines Silos kann man unter anderem mittels Radar, Ultraschall oder mechanischen Lösungen ermitteln. Diese Messmethoden nehmen jedoch Faktoren wie etwa die Dichte des Produkts oder die Behältergeometrie nicht mit in die Ergebnisauswertung auf. Störgrößen wie Staub oder Echos können zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Eine zuverlässige und wartungsarme Möglichkeit für die Inhaltsbestimmung eines Silos ist die Verwiegung des Behälters.

Eine Wägelösung dafür besteht aus Einbausatz und Wägezelle, welche in der Regel direkt unter der Behälterzarge installiert und mit dem Fundament verbunden werden. Dadurch wird das Gesamtgewicht des Behälters gleichmäßig auf alle Wägezellen verteilt.

Diese Technik wird unter anderem bei Silo-Installationen in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, wo zum Beispiel die Einlagerung von Zucker und Stärke ein wesentlicher Bestandteil zur Produktionssicherung ist. Ziel ist es, den genauen Verbrauch an Rohstoffen zu ermitteln, welche im direkten Produktionsprozess verarbeitet werden. Hierzu wurden alle Auflagepunkte des Silos mit Sartorius-Einbausätzen der Baureihe PR 6001 und Wägezellen des Typs PR 6201 mit einer Kapazität von 50 t ausgestattet.

Das Messelement im Inneren einer Wägezelle besteht aus Spezialstahl und einem Dehnungsmessstreifen. Dieser besitzt ein Gitter aus kleinsten Widerstandsdrähten, die in Form einer Wheatstone�??schen Brücke zusammengeschaltet sind; er ist an eine Spannungsquelle angeschlossen. Durch Dehnung und Stauchung während des Wägeprozesses, also durch eine Laständerung, wird das Gleichspannungssignal verändert. Das erzeugte Signal (12-24 mV) wird anschließend durch einen Transmitter oder Indikator aufgenommen, verstärkt und digital verarbeitet.

In der Silo-Anwendung wurden je vier Wägezellen zur Auswertung des Messsignals mit einem Kabelverbindungskasten und einem Transmitter vom Typ PR 5230 verbunden. Durch ihre vielfältigen Anschlussmöglichkeiten, wie beispielsweise Ethernet TCP/IP, RS485 oder Feldbussteuerung, sind Prozesstransmitter in der Regel mit allen Steuerungs- und PC-Systemen kompatibel.

In nur einer Minute kann man eine Wägelösung mit Drucklastwägezellen in Betrieb nehmen - mithilfe des Smart-Calibration-Verfahrens von Sartorius. Denn jede einzelne Wägezelle wird bei der Herstellung auf ihren Widerstandwert abgeglichen; somit ist nur die Eingabe dieses Werts über den PC erforderlich. Eine aufwendige Justierung unter Verwendung von Gewichten oder gar eine Befüllung des Silos mit Wasser entfällt. Die geforderten Auflösungen der Messresultate liegen bei der Siloverwiegung in der Regel bei 1.500 Schritten. Bei einem Silo mit 180 Tonnen Gesamtlast entspricht das einer Ablesbarkeit von 200 kg. Höhere Auflösungen sind jedoch ohne weiteres möglich.

Wägen bei Wind, Wetter, Beben

Bei der Ausstattung eines Silos mit Wägetechnik sind unter anderem Umwelteinflüsse, wie Wind und seismische Kräfte, zu beachten. Da die Stabilität eines Behälters höchste Priorität besitzt, müssen die Einbaulösungen so konzipiert sein, dass sie die gleiche Standsicherheit erreichen wie bei einer Aufstellung ohne Wägetechnik. Sartorius hat daher für den Einsatz von Wägezellen Einbausätze entwickelt, die die Silostabilität gewährleisten, Kraftnebenschlüsse vermeiden und somit ein genaues Wägeergebnis garantieren. Diese erfüllen die meisten regionalen Vorgaben und Erfordernisse und können, wie der Einbausatz PR6001, in küstennahen Gebieten oder, der Einbausatz Seismic Mount PR6144, selbst in erdbebengefährdeten Regionen eingesetzt werden.

Jack-up kommt bei Aufstellung zuhilfe

Alle Sartorius-Einbausätze der Serie PR6001 bieten eine integrierte Dummy-Funktion, durch die die Montagezeit gegenüber herkömmlichen Lösungen erheblich verkürzt wird. Hierbei wird anstelle der Wägezelle eine selbsttragende Fixierung verwendet, wodurch beim Aufbau eine mögliche Beschädigung des Messelements ausgeschlossen wird. Diese wird dann nach der Aufstellung, unter Zuhilfenahme der integrierten Jack-up-Funktion, eingesetzt. Weiterhin verfügt der Einbausatz über eine Abhebesicherung und einen Querlenker, die ein Verschieben oder ein Kippen des Behälters ausschließen. Plant man den Einsatz von Wägetechnik bereits im Vorfeld einer Aufstellung, sind diese Lösungen einfach und zeitsparend zu integrieren.

Achema 2012: Halle F1, Stand A17