UWT GmbH Level Control

In den Kühltanks eines malaysischen Energieerzeugers muss die verbaute Sensorik engen Platzverhältnissen und der Korrosion durch Meerwasser standhalten.

Bild: UWT

Füllstandsüberwachung bei Energieerzeuger Wissen, was im Wassertank passiert

23.04.2020

Im südostasiatischen Malaysia war ein Anlagenbetreiber im Bereich Energieerzeugung auf der Suche nach einer Lösung für die kontinuierliche Füllstandsüberwachung seiner Meerwassertanks. Bei den beengten Platzverhältnissen sowie der salzhaltigen Atmosphäre innerhalb der Behälter erwies sich ein freistrahlender Radarsensor in robustem Edelstahlgehäuse als passende Messtechnik.

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Ein Energieerzeuger in Malaysia ist Teil eines Energieentwicklungs-Unternehmens, das die Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Elektrizität für den größten Bundesstaat auf der Insel Borneo im Nordwesten Malaysias organisiert. Dort sind die einheimischen Ressourcen Wasser, Kohle und Gas in großem Maßstab vorhanden.

Aufgrund dieses reichlichen Vorkommens erfolgt die Stromversorgung für mehr als zwei Millionen Einwohner in dem 124.451 km2 großen Gebiet aus einem Zusammenspiel aus Wasserkraft, Wärmeenergie und alternativer Energie. Das Unternehmen nutzt die vorhandenen natürlichen Ressourcen, um vorwiegend erneuerbare Wasserkraft zu erzeugen, ergänzt durch Wärme aus Gas und Kohle.

Für das implementierte Kohlekraftwerk, das mit einer Gesamtleistung von 270 MW ein wichtiger Stromlieferant für die südlichen und zentralen Regionen Borneos darstellt, war der Anlagenbetreiber auf der Suche nach einer zuverlässigen Lösung zur Füllstandsüberwachung in seinen Kühlbehältern mit Meerwasser innerhalb des Seewasserpumpenhauses.

Salzwasser korrodiert Sensoren

Aufgrund der geografisch günstigen Lage in Reichweite des Südchinesischen Meeres kann das Meerwasser in das Kühlsystem gespeist und zur effektiven Temperaturkontrolle der Kesselturbinen verwendet werden. Die Tanks fassen mit 15 m Höhe 86.000 m3 Wasser. Der Pegelstand ändert sich teilweise sehr rasch und muss zuverlässig in einer Voll- sowie Leermeldung erfasst werden.

Der durchschnittliche Salzgehalt des Meerwassers dort beträgt um die 3,3 Prozent, was einem Salzanteil von 33 g pro Kilogramm Meerwasser entspricht und damit leicht unter dem allgemeinen Durchschnittswert von 3,5 Prozent liegt. Dennoch ist der Salzanteil groß genug, um eine korrodierende Wirkung auf Sensortechnologie auszuüben, die mit dem Meerwasser dauerhaft in Kontakt kommt.

Gemeinsam mit dem lokalen UWT-Partner aus der Gegend tüftelte der Energieerzeuger an einer zuverlässigen Lösung zur kontinuierlichen Füllstandsmessung. Als optimaler Ansatz wurde schließlich ein berührungsloser Radar befunden.

Ablauf der Füllstandsmessung im Tank

Radarsensoren werden neben den elektromechanischen Loten häufig zur kontinuierlichen Füllstandsmessung in Lagerprozessen eingesetzt. Sie messen Distanzen bis zu 100 m und lassen sich durch ihre hohe Sensibilität außer in sehr feinen Schüttgütern ebenfalls in unterschiedlichen Flüssigkeiten und Pasten einsetzen.

Der Radarsensor arbeitet mit einem frequenzmodulierten 78-GHz-Signal, das mit einer sehr engen Strahlkeule von nur vier Grad ausgesendet, vom Meerwasser reflektiert und wieder vom Sensor empfangen wird. Die direkt zum Abstand proportionale Frequenzdifferenz wird dann weiter verarbeitet und als Füllstandsignal ausgegeben.

Das vorherrschende tropische Regenwaldklima ist feucht und warm, mit konstanten Temperaturen von etwa 25 °C das ganze Jahr über. Die Sonne steht mittags hoch am Himmel, wodurch sie eine enorme Verdunstungskraft entwickelt.

Je nach Grad der Anhaftung an Messsensoren kann so das Messergebnis verfälscht werden. Das wiederum kann sich auf den gesamten Weiterverarbeitungsprozess auswirken, wenn es zu Überfüllung oder zum Leerlauf kommt.

Auch hier ist der Einsatz berührungsloser Technik von Vorteil. Zusätzlich gewährleistet ein integrierter Luftspülanschluss für die Reinigung der Linsenantenne bei Kondensatbildung oder Salzablagerungen eine funktionssichere Messung.

Spezielle Halterung zur Sensor-Positionierung

Der Radarsensor arbeitet mit einer Zweileiter-Technik und wird über ein lokales Programmiergerät mit Display und einem Schnellstartassistent einfach in Betrieb genommen. Durch seine gekapselte Gehäusekonstruktion ist das Gerät optimal innerhalb der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen geschützt und liefert zuverlässige Messergebnisse bei Prozesstemperaturen bis zu 200 °C.

Um den Radar innerhalb der Meerwassertanks richtig zu positionieren, wurde eine spezielle Halterung zur Antennenausrichtung entworfen, in der das Gerät installiert wurde. Diese Vorrichtung fungiert wie ein Verstellflansch, mit dem sich der Radarsensor optimal gemäß den Behältergegebenheiten ausrichten und die Strahlkeule auf den gewünschten Punkt fixieren lässt.

Das gesamte Installationskit war komplett aus Edelstahl gefertigt, um den Sensor zusätzlich vor Hitze, hoher Luftfeuchtigkeit sowie Korrosion durch das Salz zu schützen. Der Radar ist zudem mit einer extra schmalen Strahlkeule ausgestattet, die den Einsatz in engen Tanks und Behältern ermöglicht sowie die Platzierung des Sensors erleichtert.

Tankinhalt immer im Blick

Der NivoRadar-Sensor lässt sich dabei ohne Weiteres mit dem Visualisierungssystem Nivotec verbinden. Dessen Datenvisualisierung liefert die detektierten Füllstände in Höhe, Prozent, Gewicht oder Volumen. Es werden Trends gespeichert, und E-Mails über Füllstände oder Silovoll-Meldungen können aktiviert werden.

Die gewonnenen Daten lassen sich auch aus der Ferne über ein GSM-Modem abfragen und können über die Visualisierungssoftware an jedem Ethernet-PC per Internetbrowser abgerufen werden. Der Datenzugriff erfolgt besonders zeitnah, weil die Visualisierungs-Controller direkt im Firmen-Ethernet eingebunden sind.

Die Systeminstallation ist unkompliziert und kann durch eigene Servicekräfte erfolgen. Dadurch, dass sämtliche detektierte Füllstände jederzeit aktuell verfügbar sind, entsteht ein gewisser Grad an Planungssicherheit für den Anlagenbetreiber.

Bildergalerie

  • Der NivoRadar-Sensor lässt sich bei der Füllstandsmessung von Schüttgütern, aber auch bei unterschiedlichen Flüssigkeiten und Pasten einsetzen.

    Bild: UWT

  • In den Kühlbehältern innerhalb des Seewasserpumpenhauses werden bis zu 86.000 m3 Meerwasser gespeichert.

    Bild: UWT

  • Durch seine gekapselte Gehäusekonstruktion ist der Radarsensor optimal innerhalb der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen geschützt.

    Bild: UWT

  • Das Visualisierungssystem Nivotec stellt die detektierten Füllstände in Höhe, Prozent, Gewicht oder Volumen dar.

    Bild: UWT

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