Wenn Sie mit Betreibern von Silos, Bunkern oder Schüttgutlagern sprechen: Welche Probleme bei der Füllstandmessung begegnen Ihnen in der Praxis am häufigsten?
Oft ist die installierte Messtechnik unzuverlässig. Gerade während der Befüllung ist die zuverlässige Messung sehr wichtig, um eine Überfüllung zu verhindern – und das ist für einige der installierten Sensoren die größte Herausforderung und damit auch eine Schwachstelle.
Warum ist die Füllstandmessung bei Schüttgütern anspruchsvoller als viele Anwender zunächst vermuten — und wo stoßen klassische Verfahren besonders schnell an Grenzen?
Egal welches Messverfahren verwendet wird, Schüttgüter sind immer schwieriger zu messen als Flüssigkeiten. Bei berührenden Messverfahren entstehen mechanische Belastungen auf die Seile. Die Sensoren und natürlich auch die Montagepunkte müssen entsprechen massiv ausgeführt sein. Bei berührungsloser Messtechnik haben die Prozessbedingungen während der Befüllung einen wesentlichen Einfluss, natürlich abhängig vom Messprinzip, und natürlich die Schüttgutoberfläche wie Schüttlagen, Körnung und das Material selbst.
Welche Rolle spielen verlässliche Füllstanddaten heute für Produktionsplanung, Logistik und Anlagenverfügbarkeit in der Prozessindustrie?
Ich würde sagen sie sind die Grundlagen der verschiedenen Verfahrensschritte. Vielleicht kommt es nicht immer auf eine sehr hohe Genauigkeit an, da die Schüttlage der Produkte auch unterschiedlich sein kann, aber eine hohe Zuverlässigkeit ist die Basis für eine sichere Planung der Logistik.
In vielen Anlagen werden Bestände noch mit Erfahrungswerten, Tabellen oder Sicherheitsreserven geführt. Welche Risiken entstehen dadurch für Kapazitätsnutzung, Lieferfähigkeit und Sicherheit?
Ich denke in Deutschland und auch Europa haben wir bereits einen hohen Stand der Anlagenüberwachung. Aber eben vielleicht nicht mit der optimalen und auch zuverlässigen Lösung. Silostände werden dann eventuell nicht zuverlässig erfasst und da die Kapazitäten falsch wiedergegeben werden, leidet die Lieferfähigkeit. Der Sicherheitsaspekt ist natürlich nicht zu unterschätzen, eine Überfüllung kann je nach Medium erhebliche Umweltschäden verursachen.
Der Vegapuls 6X wird als universeller Radarsensor für unterschiedliche Anwendungen positioniert. Welche konkreten Vorteile bringt dieser Ansatz für Betreiber mit heterogenen Schüttgutprozessen?
Der große Vorteil des Vegapuls 6X ist in Schüttgutanwendungen der große Dynamikbereich, also die Möglichkeit selbst kleinste Reflexionssignale zu erfassen. Zusammen mit der sehr guten Signalfokussierung bei 80 GHz wird der Sensor zum Allroundtalent für alle Anwendungen im Schüttgutbereich. Egal ob Getreide oder sehr leichte Kleie, Kunststoffgranulat oder feines Pulver, dass Baustoffe oder Zement sicher gemessen werden kann versteht sich von selbst.
Welche typischen Störeinflüsse muss ein Radarsensor bei Schüttgütern zuverlässig beherrschen — etwa Staub, Schüttkegel, Einbauten, Anhaftungen oder starke Materialbewegungen?
Der große Vorteil der Radartechnik ist, dass selbst eine starke Staubentwicklung keinen Einfluss auf das Messverfahren hat. Durch die sehr gute Signalbündelung und eine Schwenkhalterung kann der Sensor sehr gut auf den Materialaustrag ausgerichtet werden, deshalb spielen Einbauten oder zusammenfallende Wechten kaum eine Rolle.
Wie unterscheidet sich die Radartechnologie des Vegapuls 6X in der praktischen Anwendung von älteren Messverfahren wie Ultraschall, Lotmessung oder mechanischen Systemen?
Als eine berührungslose Messung hat die Radartechnik natürlich den Vorteil, dass eine mechanische Belastung durch das Schüttgut keine Rolle spielt, auch einen Verschleiß gib es praktisch nicht. Ultraschall wird durch Staub, Luftströmungen bei der pneumatischen Befüllung und den Befüllungslärm beeinflusst, deshalb spielt dieses Messverfahren heute kaum noch eine Rolle bei Neuausrüstungen.
In welchen Schüttgutanwendungen ist Ultraschall weiterhin sinnvoll — und ab welchem Punkt wird Radar technisch oder wirtschaftlich zur robusteren Lösung?
Aus unserer Sicht gibt es heute keine Anwendung mehr, bei der Ultraschall aus Funktions- oder Kostensicht Vorteile bietet. Selbst bei kleineren Silos ist Radar heute auch preislich die bessere Lösung.
Wie geht der Vegapuls 6X mit wechselnden Materialeigenschaften um — etwa unterschiedlichen Korngrößen, Schüttdichten, Feuchtegehalten oder Reflexionseigenschaften?
Bei Radar kommt es im Wesentlichen auf die dielektrischen Eigenschaften des Mediums an. Früher kam man bei leichten Kunststoffpulvern oft an die Grenze. Durch die schon erwähnte hohe Dynamik der Sensoren sind diese Grenzen sehr viel breiter geworden, heute kann man fast alle Medien zuverlässig messen. Unterschiedliche Korngrüßen, Schüttdichten oder Feuchtegehalte spielen keine wesentliche Rolle.
In der Praxis wird häufig während des Befüllens oder Entleerens gemessen. Welche technischen Anforderungen entstehen durch Staubwolken, schnelle Pegeländerungen und bewegte Oberflächen?
Für Radar kein Problem, da die Messung dadurch nicht beeinflusst wird, das ist wie gesagt bei Ultraschall ein großes Problem.
Welche Grenzen hat auch moderne Radar-Füllstandmessung bei Schüttgütern — und welche Einbausituationen müssen Betreiber weiterhin sorgfältig planen?
Prinzipiell können moderne Radarsensoren sehr viel leisten. Sie liefern auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässige Messwerte. An die Grenzen kommen die Sensoren, wenn eben die Einbaubedingungen überhaupt nicht passen. Zum Beispiel wenn sich unter dem Stutzen große Streben befinden oder sehr lange Stutzen vorhanden sind. Prinzipiell ist es natürlich ideal, wenn der Sensorlieferant schon möglichst früh bei der Planung der Silos mit einbezogen wird, dann können sie Sensoren optimal angeordnet werden.
Welche Diagnosefunktionen sind entscheidend, damit Betreiber nicht nur einen Messwert erhalten, sondern auch die Qualität und Verlässlichkeit dieses Messwerts beurteilen können?
Ein Großteil der Anwendungen funktionieren einfach zuverlässig, weil die Randbedingungen stimmen, hier hat der Anwender wenig Nutzen von weiteren Diagnosefunktionen. Bei sehr schwierigen Einsatzgebieten besteht die Möglichkeit über das HART-Protokoll auch die Signalstärke auszulesen, damit erhält man einen gute Information über die Messsicherheit. Wenn jemand eher analog unterwegs ist, kann die Signalstärke auch über einen 2. Stromausgang als 4… 20 mA Signal ausgegeben werden.
Viele Betreiber wollen bestehende Silos nachrüsten, ohne größere Umbauten vorzunehmen. Welche Retrofit-Hürden treten in der Praxis am häufigsten auf? Wie hilft hier der Vegapuls 6X?
Ein Umbau des bestehenden Silos ist immer das letzte Mittel, den es verursacht meist erhebliche Kosten. Durch unterschiedliche Prozessanschlüsse kann der Vegapuls 6X einfach an die vorhandenen Silogeometrien angepasst werden. Bei besonders ungünstigen Einbaubedingungen kann eine gezielte Anpassung von Spezialparametern noch einiges kompensieren.
Wie läuft eine typische Inbetriebnahme des Vegapuls 6X in einem Schüttgutsilo ab — vom mechanischen Einbau bis zum stabilen Messwert?
Gehen wir einmal von einer typischen Anwendung aus, zum Beispiel ein Zementsilo mit einem Durchmesser von 6 m und einer Höhe von 20 m aus. Der Sensor wird auf einem vorhandenen Montagestutzen montiert. Mit einem verstellbaren Montageflansch kann der Sensor optimal auf den Behälteraustrag ausgerichtet werden. Dafür haben wir eine sehr einfache Lösung in unserer App zur Bedienung der Geräte. Man gibt die Behälterabmessungen und den Montageort ein und legt das Smartphone auf den Sensor. Über die eingebauten Neigungssensoren wird der Sensor optimal ausgerichtet, Montagetool festziehen, fertig. Nun ist nur noch der 0% Punkt und die 100% Distanz festzulegen – das wars eigentlich schon. Bei Behältern mit vielen Einbauten macht vielleicht eine Störechoausblendung Sinn, das geht natürlich auch einfach per App.
Beim Projekt Cementbouw wurde die Radar-Füllstandmessung genutzt, um Silobestände genauer und nahezu live verfügbar zu machen. Welche Lehren lassen sich aus solchen Anwendungen auf andere Schüttgutbetriebe übertragen?
Bei einem solchen großen Projekt ist eine detaillierte Zusammenarbeit mit dem Sensorlieferant entscheidend. Wenn Lösungen gemeinsam erarbeitet werden, erlebt man keine Überraschungen und kommt zu einer zuverlässigen Lösung.
Wie lässt sich der Nutzen einer besseren Füllstandmessung im Vorfeld belastbar berechnen, damit technische Entscheider einen tragfähigen ROI darstellen können?
Natürlich ist eine vernünftige ROI-Berechnung notwendig, aber die Zuverlässigkeit der Inhaltserfassung lässt sich nicht immer so einfach in eine Berechnungsformel packen. Wenn Produkte aufgrund von falschen Vorratsdaten nicht geliefert werden können und es bei den Kunden zu Produktionsstillständen kommt, lässt sich der Imageschaden nicht so einfach in einen ROI-Wert integrieren. Es sind also auch andere Fakten wie eine reine ROI-Berechnung entscheidend.
Welche Rolle spielt die Integration in Leitsysteme, ERP-Systeme oder cloudbasierte Inventory-Lösungen, wenn aus einem Messwert ein nutzbarer Prozess- oder Logistikvorteil werden soll?
Die Lösung muss natürlich zu den vorhandenen Systemen passen, ohne dass der Anwender aufwändige Änderungen durchführen muss. Je nach vorhandener Infrastruktur sind herkömmliche Sensoren mit einem 4…20 mA Stromausgang sinnvoll oder batteriebetriebene, drahtlose Geräte, die die Daten direkt in eine Cloud senden, die beste Lösung.
Wenn Sie nach vorne blicken: Wird Füllstandmessung bei Schüttgütern vor allem präziser, stärker vernetzt oder zunehmend Teil autonomer Bestands- und Lieferkettensteuerung?
Mit modernen Radarsensoren haben wir die Basis für eine zuverlässige Messung von Schüttgütern. Mit dem Einsatz von KI, die unterschiedliche Schüttgeometrien und das Fließverhalten von Schüttgütern berücksichtigen kann lässt sich die Genauigkeit in Zukunft sicher weiter optimieren. Eine zuverlässige Füllstandmessung ist die Basis für eine automatisierte Produktion und Bestandserfassung. Ich denke, die Zeiten, in denen man ab und zu mal in den Silo geschaut hat, um zu prüfen, wie der aktuelle Füllstand ist, sind vorbei.
Warum ist Vega der richtige Partner, wenn es um Füllstandmessung geht?
Wie schon am Anfang erwähnt, ist die Füllstandmessung von Schüttgütern nicht immer trivial. Wenn man mit einem erfahrenen Partner zusammenarbeitet, der für die unterschiedlichsten Anwendungen die richtige Lösung bietet, kann man sich auf eine zuverlässige Lösung verlassen – und genau das sind die Stärken von Vega.
