UWT GmbH Level Control

Je nach Konsistenz ist Zucker ein schwer zu verarbeitendes Medium, da er sich an Sensoren anhaften kann.

Bild: UWT

Radarsensorik Ein Zuckerschlecken für die Füllstandsmessung

16.04.2020

Viele Branchen überraschen immer wieder aufs Neue mit kniffligen Aufgaben. So auch ein Zuckerhersteller aus Guatemala: Er produziert unterschiedliche Endprodukte aus dem süßen Lebensmittel und war auf der Suche nach geeigneter Messtechnik für seine Mühle. Fündig wurde er in Süddeutschland.

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Südamerika gehört neben Amerika und Asien zu den Top-Weltzucker-Erzeugern. Im Zeitraum 2016/17 zählt dabei Guatemala neben Kuba, Brasilien und Australien zu den Ländern mit dem höchsten Zuckerabsatz.

Für die Unterstützung der Herstellung seiner unterschiedlichen Zuckerendprodukte war eine Zuckermühle in Guatemala auf der Suche nach geeigneter Messtechnik, um Grenzstände zu bestimmen und die Inhalte in Silos und Prozessbehältern zu kontrollieren. Die Anlage verarbeitet Rohrzucker hauptsächlich zu Haushaltszucker, darunter Flüssigzucker und Kristallzucker beziehungsweise Raffinade in verschiedenen Körnungen, außerdem Weißzucker und Muskovade. Sie beliefert die gesamte Region Latein- und Zentralamerika und exportiert ebenfalls in die EU.

Füllstände im Blick mit berührungsloser Sensorik

Radarsensoren werden häufig zur kontinuierlichen Füllstandsmessung in Lagersilos eingesetzt. Sie messen Distanzen bis zu 100 m und können durch die hohe Sensibilität neben grobkörnigen insbesondere in sehr feinen Schüttgütern eingesetzt werden.

Um der Zuckeranlage in Guatemala eine passende Lösung für ihre Lagerbehälter zu bieten, wurde der berührungslose NivoRadar NR 3000 mit verstellbarem Flansch installiert. Die Zuckersilos fassen mit 15 m Höhe 86.000 kg Material. Der Zuckerstand ändert sich teilweise schnell und muss zuverlässig in einer Voll- sowie Leermeldung erfasst werden.

Das Gerät arbeitet mit 78 GHz Hochfrequenz. Das Signal wird dabei mit einer Strahlkeule von nur vier Grad ausgesendet, vom Kristallzucker reflektiert und wieder vom Sensor empfangen. Die Frequenzdifferenz, welche direkt proportional zum Abstand ist, wird dann weiter verarbeitet und als Füllstandsignal ausgegeben.

UWT hat den Radarsensor mit der extra schmalen Strahlkeule ausgestattet, um einen Einsatz in engen und hohen Silos zu ermöglichen und den Einbau sowie die Platzierung des Sensors zu erleichtern. Über den Verstellflansch wurde das Radar optimal ausgerichtet und die Strahlkeule auf den gewünschten Punkt fixiert: den Siloaustrag.

Zucker: ein schwieriges Medium

Durch das robuste Edelstahlgehäuse kann sich der NR 3000 in unterschiedlichen industriellen Anwendungen behaupten, auch bei der Detektion schwieriger Medien. Zucker ist teilweise ein recht schwieriges Medium, da es, je nach Konsistenz der Sorte, an Messsensoren anhaften kann und so das Messergebnis verfälscht. Das wiederum kann sich auf den gesamten Weiterverarbeitungsprozess auswirken, wenn es zu Siloüberläufen oder zu Verstopfen der Filter oben am Silodach kommt.

Der Einsatz berührungsloser Technik ist hier natürlich von Vorteil. Außerdem war der Einsatz bei der Zuckermühle in Guatemala aufgrund des integrierten Luftspülanschlusses für die Reinigung der Linsenantenne problemlos möglich. Auch bei Kondensatbildung gewährleistet dieser Spülanschluss eine funktionssichere Messung.

Der Radarsensor arbeitet mit einer Zweileiter-Technik und wird über ein lokales Programmiergerät mit Display und einem Schnellstartassistent in Betrieb genommen. Das freistrahlende Gerät ist komplett staubdicht verbaut und liefert zuverlässige Messergebnisse bei Temperaturen bis zu 200 °C.

Kombination mit Visualisierungssystem

In Lagerprozessen lässt sich der NR 3000 ohne Weiteres mit dem Visualisierungssystem Nivotec verbinden und bietet eine gute Kombiniermöglichkeit als Element zur Füllstandsbestimmung. Die Datenvisualisierung liefert die detektierten Füllstände in Höhe, Prozent, Gewicht oder Volumen. Es werden Trends gespeichert, E-Mails über Füllstände oder Silovoll-Meldungen lassen sich aktivieren.

Die Fernabfrage der gewonnenen Daten kann auch über ein GSM-Modem stattfinden. Dort können die aktuellen Messwerte über die Visualisierungssoftware an jedem Ethernet-PC per Internetbrowser abgerufen werden. Der Datenzugriff erfolgt besonders zeitnah, da die Visualisierungs-Controller direkt im Firmen-Ethernet eingebunden sind.

Installieren lässt sich das System unkompliziert durch eigene Servicekräfte. Dadurch, dass sämtliche detektierte Füllstände jederzeit aktuell verfügbar sind, ist ein gewisser Grad an Planungssicherheit für den Anlagenbetreiber gewährleistet.

Schwingstäbe für enge Bauräume

Immer lauter wurde in den vergangenen Jahren der Ruf nach weiteren kompakten Grenzschaltern, die eine weltweit hohe Kompatibilität aufweisen und sich durch gängige technische Features in sehr vielen Applikationen ohne großen Konfigurationsaufwand einsetzen lassen. Ein Design, das sich auf den internationalen Märkten etabliert hat, weist sehr kleine Anschlussgewinde auf und arbeitet nach dem Vibrationsprinzip.

UWT erweiterte dementsprechend die Produktfamilie um den Schwingstab Mononivo MN 4000, der vom Aufbau her eine sehr kompakte Einstabsonde ist. Der Stab schwingt piezoelektrisch angeregt auf einer mechanischen Resonanzfrequenz. Wird die Sonde durch das Schüttgut bedeckt, so wird die dadurch entstehende Dämpfung elektronisch registriert und ein entsprechender Schaltausgang betätigt.

Für einige Prozessbehälter innerhalb der Zuckermühle eignete sich der Stabdetektor sehr gut als Voll-, Bedarfs- sowie Leermelder, da dieser über Anschlußgewinde ab einem Zoll verfügt und somit auch in begrenzten Raumverhältnissen zuverlässige Messergebnisse liefert. Hier wird Weißzucker unterschiedlicher Körnung (Hagel-, Grieß-, Puderzucker) mit einem DK-Wert zwischen 1,6 und 2 beziehungsweise einem Schüttgewicht von circa 490 g/l zwischengelagert.

Die kompakte Version MN 4020 mit einer Auslegerlänge von 160 mm wurde als Leermelder im unteren Viertel der Prozessbehälter eingesetzt. Verbaut wurde sie mit einem absolut staubdichten Gehäuse sowie einer robusten Sensorik, die zugleich sensibel genug am Ausleger reagierte, um das „Vorhandensein“ und „Nichtvorhandensein“ von Material zu detektieren.

Die Version MN 4030 mit einer Rohrverlängerung am Ausleger von 400 mm wurde vom Silodach aus zur Vollmeldung eingebaut. Hierbei ließ sich durch mechanische Höhenverstellung der Schaltpunkt flexibel einstellen.

Kompatibilität zu gängigen Anwendungen

Die hohe Oberflächengüte der Sondenausleger machte eine vielfältige Anwendung in den unterschiedlich gekörnten Zuckersorten möglich, auch bei zu Anhaftung neigenden, staubintensiveren Materialien. Durch die vierstufig einstellbare Sensibilität wurden sehr leichte, pulvrige Sorten ab 20 g/l zuverlässig erfasst. Gleichzeitig ermöglichte die robuste Verbauung Messungen in sehr grobkörnigen Zuckergranulaten.

Innerhalb der Stahlbehälter herrschte ein Prozessdruck bis zu 0,8 bar (11,6 psi), was für den Einstab gut handelbar war (druckfeste Ausführungen gehen bis 16 bar). Das prozessberührende Material des Geräts besteht komplett aus Edelstahl und ist lebensmittelkonform. Internationale Zulassungen machen den Einsatz insbesondere in staubexplosionsgefährdeten Bereichen leicht umsetzbar.

Was dem Anlagenbetreiber der Zuckermühle besonders zusagte, war, dass die Mononivo-Schwingsonde bereits in der Standardausführung eine hohe Kompatibilität zu den gängigsten Anwendungsbereichen weltweit aufweist. Sie ist einfach und ohne Kalibrierung in Betrieb zu nehmen und kann bereits bei der Sensorauswahl durch die verschiedenen Geräteserien exakt auf die Anwendung konfiguriert werden – was letztlich ein Mehr an Flexibilität für die Anlagenbetreiber bedeutet.

Bildergalerie

  • Für die lokalen Märkte sowie in Honduras, El Salvador und Mexiko ist die Zuckermühle in Guatemala Hauptlieferant für verarbeitete Zuckerendprodukte.

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  • Der berührungslose Radarsensor NR 3000 arbeitet mit 78 GHz Hochfrequenz und ist mit einer extra schmalen Strahlkeule ausgestattet.

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  • Die Strahlkeule des NR 3000 wird vom Kristallzucker reflektiert und dann wieder vom Sensor empfangen.

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  • Der Schwingstab MN 4020 verfügt über eine Auslegerlänge von 160 mm und fungiert als Leermelder im unteren Viertel der Prozessbehälter.

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  • Währenddessen wurde die Schwingstab-Variante MN 4030 mit einer Rohrverlängerung am Ausleger von 400 mm zur Vollmeldung vom Silodach aus eingebaut.

    Bild: UWT

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