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Wenn dank 80 GHz Wind und Wetter keine Rolle mehr spielen

Vor rund 250 Millionen Jahren war Mitteleuropa von Meer bedeckt, welches dann austrocknete und gewaltige Mengen kalihaltige Schichten in der Erdoberfläche zurückließ. Am K+S Standort Zielitz erntet man quasi noch heute die Früchte des erdgeschichtlichen Umbruchs und veredelt diese in Form von Kalidünger. Der VEGAPULS 64 übernimmt in der Produktion die Rolle des Wächters in großen Laugenbehältern.

Kontinuierliche Füllstandmessung lieferte ungenaue Messwerte aufgrund Witterung, Kondensat und Anhaftungen

Ob bei Hobbygärtnern oder in der Landwirtschaft – ohne Kalidünger wäre so mancher Rasen gelber und manche Ernte würde bescheidener ausfallen. Eine der größten und modernsten Produktionsanlagen für Kalidünger ist das Kaliwerk Zielitz in Sachsen-Anhalt, das zugleich auch der größte Einzelstandort der K+S Kali GmbH ist. Dort werden kaliumhaltige Rohsalze zur Herstellung von Düngemitteln, Produkten für industrielle Anwendungen sowie Produkten für die Futter- und Lebensmittelindustrie gewonnen. Pro Jahr werden in Zielitz rund 12 Millionen Tonnen Rohsalz gefördert, die Produktionsmenge entspricht rund 30 % der Gesamtproduktion der K+S Kali.

Von weitem sichtbar ist die auffällige Form der Tanks.

Zur Herstellung von Düngemitteln wird das Rohsalz unter Tage abgebaut, aufgemahlen und gelöst. Anschließend werden die nicht verwertbaren Bestandteile über eine Flotation abgetrennt. In diesem Verfahren werden gewaltige Mengen Lauge hin und her gepumpt, um eine höhere Konzentration der Salzlauge zu erreichen. Als Puffer für die Lauge dienen zwei sogenannte Intze-Tanks, die eine Höhe von 15 Metern haben und vor allem durch ihre Form auffallen.

Die beiden Lagertanks benötigen eine kontinuierliche Füllstandmessung, damit der Füllstand permanent überwacht werden kann. Zum einen aus Umweltgesichtspunkten und der Betriebssicherheit, zum anderen aber auch, damit die Pufferkapazität genau errechnet werden kann. Da die Lauge aggressiv ist, wurde schon immer eine berührungslos arbeitende Füllstandmessung gewählt. Allerdings ist der tiefste Messpunkt, aufgrund der konischen Form der Tanks, weit vom oberen Rand nach innen verschoben. Dies führte zu einer auf den ersten Blick etwas eigenartig wirkenden Konstruktion mit einem sehr großen Ausleger, damit genau in der Mitte des Tanks gemessen werden konnte. Hinzu kamen teilweise starke Anhaftungen an der Behälterwand.

Der alte Krakarm, an dem das Messgerät befestigt wurde.

Zunächst versuchte man es mit einem Messverfahren auf Ultraschallbasis. Die große Messdistanz führte jedoch zu Fehlmessungen, zudem bereitete Kondensat bei Regen oder Schnee Schwierigkeiten. Lange Jahre wurde daraufhin ein Radarfüllstandmessgerät eingesetzt. Dieses Gerät auf 26 GHz-Basis mit Hornantenne lieferte korrekte Messwerte, aber starke Sturmböen oder Schnee belasteten den Ausleger stark. 

VEGAPULS 64 optimiert die Füllstandmessung durch 80 GHz

Die Situation änderte sich schlagartig, als 2016 der VEGAPULS 64 auf den Markt kam. Die Betreiber erkannten die Chance des neuen Radarmessgerätes, das mit einer hohen Messfrequenz von 80 GHz arbeitet. Der VEGAPULS 64 zeichnet sich durch eine bessere Fokussierung und eine große Dynamik aus. Beides Eigenschaften, die sich bei Messstellen der beiden Tanks bewährten. 

Nun konnte der Ausleger verkürzt werden. Das VEGA-Messgerät wurde leicht schräg montiert und erfasst trotzdem sicher alle Füllstände.

Die hohe Dynamik machte es nun möglich, einen wesentlich kürzeren Ausleger einzusetzen, da der Sensor leicht geneigt zur Flüssigkeitsoberfläche eingesetzt wurde. Das ist bei ebenen Flüssigkeitsoberflächen zwar nicht typisch, da ein großer Teil der gesendeten Energie wie bei einem Spiegel zur Seite reflektiert wird und damit nicht wieder zurück zum Empfänger gelangt. Durch die leichte Wellenbewegung wird jedoch ein kleiner Teil der Energie auch in Richtung des Sensors zurückgestrahlt, die aufgrund des großen Dynamikbereiches für eine zuverlässige Messung ausreicht. Die Windlast konnte durch den kürzeren Ausleger erheblich reduziert werden.

Dank 80 GHz ist trotz schwieriger Tankform jederzeit (auch bei Schnee und Sturm) eine zuverlässige Füllstandmessung möglich.

Darüber hinaus beeinflussen den VEGAPULS 64 die Ablagerungen im Behälter wenig. Auch hier profitiert die Messung von dem sehr geringen Abstrahlwinkel von 4° des VEGAPULS 64, im Gegensatz zu dem Radarsensor mit 26 GHz Sendefrequenz, bei dem der Öffnungswinkel etwa 10° bei einer Antennengröße von DN 80 beträgt. Dadurch kann der Sensor selbst in Behältern mit Einbauten oder bei Anhaftungen an der Behälterwand sicher eingesetzt werden, weil der Messstrahl einfach daran vorbei geht.

K+S am Standort Zielitz war einer der ersten Anwender des damals neu auf den Markt gebrachten VEGAPULS 64. Da das Vertrauen in die VEGA-Technologie über Jahre gewachsen war – so arbeitet K+S schon mehr als 25 Jahre mit VEGA zusammen – verzichtete man auf eine Probemessung. Seit der Installation des Radarsensors gibt es keinerlei Probleme durch Kondensat, böige Winde oder Schnee mehr.

Fazit

K+S am Standort Zielitz war einer der ersten Anwender des damals neu auf den Markt gebrachten VEGAPULS 64. Da das Vertrauen in die VEGA-Technologie über Jahre gewachsen war – so arbeitet K+S schon mehr als 25 Jahre mit VEGA zusammen – verzichtete man auf eine Probemessung. Seit der Installation des Radarsensors gibt es keinerlei Probleme durch Kondensat, böige Winde oder Schnee mehr.

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