VEGA Grieshaber KG

Christian Langensiepen (links) und Manuel Harter (Mitte) von Vega im Gespräch mit Florian Mayr, P&A.

Bild: Vega

Druck- und Radarsensoren für die Papierindustrie „Es herrscht ständig Dampfbadatmosphäre“

29.10.2019

Raue Umgebungsbedingungen gehören zum Alltag bei der Herstellung von Papier. Welche Anforderungen in der Produktion herrschen und was das für die Messtechnik bedeutet, erläutern die Vega-Experten Christian Langensiepen, Branchenmanagement Papier, und Manuel Harter, Produktmanagement Druckmesstechnik, im Gespräch mit P&A.

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Dieses Interview ist Teil der Titelreportage der P&A Quarterly 4.2019 . Lesen Sie hier die zugehörige Titelstory über die Herausforderungen, denen Vega-Sensoren beim italienischen Papierhersteller Favini gegenüberstehen.

Vega ist in zahlreichen Branchen tätig, seit den 1990er-Jahren auch in der Papierindustrie. Welche Bedeutung hat dieser Markt für Sie?

Christian Langensiepen:

Die Papier- und Zellstoffindustrie gehört heute zu den umsatzstärksten und prozesstechnisch herausforderndsten Branchen für Vega. Dort kommen insbesondere die keramischen Druckmessumformer der Vegabar-Serie 80 und die Radarsensoren der Vegapuls-Serie 60 zum Einsatz. Beides sind für uns Kerntechnologien.

Druck- und Radarsensoren dominieren hier also?

Langensiepen:

Vega-Sensoren kommen in den gesamten Prozessstufen der Papierproduktion zum Einsatz. Hauptsächlich ist es dabei die Druckmesstechnik, die gefordert ist. Nach meiner Erfahrung sind der größte Teil unserer Geräte in der Papierindustrie Druckmessumformer. Der Rest verteilt sich auf die anderen Messprinzipien. Zum Einsatz kommen noch Radarsensoren, teilweise auch Ultraschallsensoren, geführtes Radar sowie Grenzschalter in Form von Vibrationsgrenzschaltern und kapazitiven Grenzschaltern.

Manuel Harter:

Im Grunde ist der Vegabar 82 der Standardsensor bei den Druckmessstellen. Dank der keramischen Messzelle eignet er sich überall dort, wo abrasive Stoffe vorkommen. In Randbereichen werden aber auch metallische Messzellen eingesetzt, wenn spezielle Beschichtungen für Chemikalien notwendig sind.

Sie meinten vorhin, die Papierherstellung gehöre zu den prozesstechnisch herausforderndsten Branchen. Weshalb?

Langensiepen:

Aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen muss die Messtechnik äußerst robust, abrasionsfest, frontbündig, feuchtigkeitsgeschützt, langlebig und servicefreundlich sein. Letzteres meint auch eine leichte Demontagemöglichkeit zu Reinigungszwecken, ohne den Sensor elektrisch abklemmen zu müssen. Die Anlagen sind außerdem sehr investitionsintensiv und müssen idealerweise 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche, 365 Tage im Jahr laufen. Der Stillstand einer Papiermaschine kann gleich mehrere 10.000 Euro pro Stunde kosten. Wir müssen mit unserer Messtechnik also dazu beitragen, dass die Maschinen permanent im Einsatz sein können.

Was bedeutet das für die Messtechnik?

Langensiepen:

Papier besteht am Anfang der Produktion aus bis zu 99,5 Prozent Wasser. Dieses Wasser muss auf der Maschine entfernt werden und ist daher auch in hohem Maße in der Luft. Es herrscht also ständig eine Dampfbadatmosphäre. Die eingesetzte Sensorik muss damit dauerhaft klarkommen. Besonders problematisch ist es, wenn in dieser Atmosphäre der Sensor prozessbedingt kälter als die Umgebung ist. Das würde unweigerlich zur Kondensfeuchtebildung im Sensorinneren führen. Die Papierherstellung findet auch nicht im Reinraumbereich statt. Papierfasern lagern sich überall ab, an Anlagenteilen können Leckagen auftreten oder Behälter laufen über. Eine regelmäßige Reinigung der Anlagen ist also unabdingbar, gerade bei Sortenwechseln. Der Papiermacher hat deshalb ein Lieblingswerkzeug – und das heißt Hochdruckreiniger (lacht).

Ihre Sensoren kommen mit diesen Umgebungsbedingungen klar?

Harter:

Vega-Druckmessumformer verfügen über zusätzliche, konstruktive Besonderheiten. Dazu zählen klimakompensierte Ausführungen, spezielle Versiegelungen in der Messzelle und die Schutzart IP68 für den Stoffauflauf. Darüber hinaus müssen die Sensoren besonders mit abrasiven Fremdstoffen im Altpapier wie Metallteilen, Glas oder Sand fertig werden. Unsere Antwort darauf ist die frontbündige Messzelle Certec aus hochreiner Saphir-Keramik mit Mohs-Härte 9.

Haben Sie Erfahrungswerte, wie lange Ihre Sensoren das aushalten?

Harter:

Wir bekommen Sensoren zurück, die bis zu 30 Jahre im Einsatz gewesen sind. In anderen Fällen ist der Kunde glücklich, wenn der Sensor fünf Jahre durchhält. Das kommt letztlich ganz auf die Anwendung an.

Langensiepen:

Genau. In einem Fall habe ich erlebt, dass Rohrleitungen aufgrund von Abrasionen, die sich der Kunde gar nicht erklären konnte, bereits nach einem halben Jahr ausgetauscht werden mussten. Dort haben wir Geräte gesehen, bei denen das Metall vom Prozessanschluss schon abgetragen war. Unsere Keramik dagegen stand da wie ein einsamer Monolith in der Landschaft.

Müssen Sie die Sensoren speziell für den Einsatz in der Papierindustrie anpassen?

Langensiepen:

Eine spezielle Anpassung war nicht erforderlich; unser modularer Baukasten hält die passenden Lösungen bereit. Es zeigte sich aber immer wieder, dass uns die Papierindustrie technologisch vorangetrieben hat – besonders unsere Technologiepartner, die Hersteller von Papiermaschinen und Stoffaufbereitungen.

Harter:

Wir haben viele Erfahrungen mit den Reinigungsprozessen und mit der feuchten Umgebung gewonnen, die dann in neue Produkte und die Überarbeitung bestehender eingeflossen sind. Was wir zum Beispiel an den Drucksensoren direkt umsetzen konnten, waren die Anforderungen unserer Kunden an die Prozessanschlüsse. Zwar gibt es viele standardisierte Prozessanschlüsse in der Papierindustrie, doch diese haben mitunter Nachteile. Wir waren so mutig, einen eigenen Anschluss zu entwickeln – den kompakten und frontbündigen M30x1,5. Er ist inzwischen auch zu einem Standard geworden.

Führen Sie im Laufe des Beratungsprozesses auch Tests für die Kunden durch, um die richtige Lösung zu finden?

Langensiepen:

Wir haben durch unsere langjährigen Erfahrungen in der Branche typische Sensorlösungen dokumentiert. Oft liegen auch Erfahrungen von ähnlichen Anwendungen oder mit Sensoren anderer Hersteller vor. Die Kunden wissen also meistens, was sie wollen, und wir bringen das messtechnische Wissen und Branchen-Know-how ein. Tests sind eher selten, aber immer interessant, wenn neue Wege beschritten werden – etwa bei der berührungslosen Füllstandmessung mit Radar in einem Pulper. Das ist ein Auflösebehälter für Altpapier oder Zellstoff in Wasser mit einem schnell laufenden Messerwerk. Die Füllstandmessung erfolgt hier aufgrund der intensiven Trombenbildung bislang hydrostatisch über Druckmessumformer. Ein Test mit dem Radarsensor Vegapuls 64 zeigte dann, dass die 80-GHz-Technik dank des hoch fokussierten Sendesignals eine zuverlässige Füllstandmessung ermöglicht und eine echte Alternative darstellt.

Nun gilt Papier nicht mehr unbedingt als modern. Hat das Auswirkungen für Sie?

Langensiepen:

Die Papierindustrie hat in den letzten Jahren tiefgreifende Veränderungsprozesse erfahren. Im Zuge der Wirtschaftskrise 2009 gab es einen gewaltigen Einbruch bei den Maschinen, die grafische Papiere herstellen. In der Folge sank auch die Investitionstätigkeit bei Greenfield-Anlagen. Auf der anderen Seite haben der Bedarf an Wellpappen-Rohpapieren für Kartonagen und an Tissue, also für Hygienepapiere, stark zugenommen. Speziell die deutsche Papierindustrie ist extrem flexibel und innovativ. Die Hersteller haben sich ihre Nischen mit Speziallösungen gesichert und investieren nach wie vor. In den letzten Jahren hatten wir daher zahlreiche Aufträge für das Revamping von Brownfield-Anlagen. Vega hat jede Menge Erfahrung und detaillierte Kenntnisse der Prozesse. Hier geht es nicht immer um große Stückzahlen, sondern um eine messtechnisch optimal passende Lösung.

Harter:

Vega ist außerdem kein Messtechnikhersteller, der sich rein um die Papierindustrie kümmert. Wir bedienen auch die Bereiche Chemie, Oil and Gas, Kraftwerke, Energie, Lebensmittel und Pharma. Das heißt, wir sind breit aufgestellt und versuchen, die Erkenntnisse von der einen Branche in die andere zu bringen und so die Stärken zu bündeln.

Bildergalerie

  • Christian Langensiepen verantwortet das Branchenmanagement Papier bei Vega.

    Bild: Vega

  • Manuel Harter ist Produktmanager Druckmesstechnik bei Vega.

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  • Der Druckmesssensor Vegabar 82 gehört zu den am häufigsten in der Papierindustrie eingesetzten Sensoren.

    Bild: Vega

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