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Füllstandmessung in Glasgefäßen mit 80 GHz-Radarsensor

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Das auf QVF®-Glasanlagen spezialisierte Unternehmen De Dietrich Process Systems nutzt die neue hochfrequente Radarmesstechnik, um ihren Anwendern eine deutlich bessere Überwachung der Prozesse zu ermöglichen.

Bei der Füllstandmessung in Glasgefäßen mit 80 GHz kommen, neben vielen anderen Vorteilen der neuen Radarsensoren, vor allem zwei Aspekte zum Tragen: kleine Prozessanschlüsse und die Möglichkeit, durch nicht-leitende Werkstoffe hindurchzumessen. Gerade im Glasapparatebau sind die Behälter häufig deutlich kleiner, als bei anderen Chemieanlagen. Nicht selten werden neue Verfahren im kleineren Maßstab getestet und anschließend großtechnisch umgesetzt. Eine genaue und zuverlässige Prozessüberwachung ist notwendig. Aber genau hier stoßen viele bisherige Messsysteme an ihre Grenzen. Zum einen ist eine hohe chemische Beständigkeit gefordert, die möglichst der von Borosilikatglas 3.3 oder PTFE entsprechen sollte. Zum anderen sind die Prozessanschlüsse im Allgemeinen meist kleiner als DN 100. Beiden Anforderungen entsprechen die Radarsensoren VEGAPULS 64.

Kleine Prozessanschlüsse dank höherer Sendefrequenz

Um die VEGA-Sensoren mit den Glasapparaten zu verbinden, musste eine neue Lösung entwickelt werden.

Um die VEGA-Sensoren mit den Glasapparaten zu verbinden, musste eine neue Lösung entwickelt werden.

Die Signalfokussierung von Radarsensoren wird im Wesentlichen durch die Sendefrequenz und den Antennendurchmesser bestimmt. In der Praxis bedeutet das, dass bei einer um den Faktor 3 höheren Sendefrequenz, die Radarsignale um denselben Faktor genauer fokussiert sind. Einflüsse durch Behältereinbauten, wie Rührwerke und Heizelemente oder die Montage dicht an der Behälterwand, wirken sich sehr viel weniger auf das Messergebnis aus. Deutlich kleinere Prozessanschlüsse sind möglich. Trotzdem kann eine sehr gute Signalfokussierung erzielt werden. Um eine Fokussierung von ca. 8° zu erreichen, ist bei einem Radarsensor mit 26 GHz-Sendefrequenz ein Prozessanschluss von DN 100 notwendig, bei den  80 GHz-Sensoren VEGAPULS 64 genügt hierfür bereits ein Gewindeanschluss von 1½". Selbst beim kleinsten ¾"-Anschluss wird noch ein Öffnungswinkel von 14° erreicht. Damit eignen sich die Radarsensoren besonders für den Einsatz in kleinen Behältern mit kleinen Prozessanschlüssen, wie sie auch in Glasapparaten vorkommen.

PTFE als hochbeständige Prozessabtrennung

Anschlüsse an Glasflanschen erfolgen mit Dichtungen aus PTFE und Losflanschringen aus Edelstahl oder Kunststoff. Da Radarsignale Kunststoffe wie PTFE nahezu ohne eine zusätzliche Dämpfung durchstrahlen können, entwickelte VEGA mit De Dietrich Process Systems einen Adapter, der ganz einfach auf den bereits bestehenden Prozessanschluss eines QVF®-Glasgefäßes montiert werden kann. Um die Abmessungen auch hinsichtlich der Radartechnik und deren Signalreflexionen optimal zu gestalten, wurde die Form des Adapters von VEGA über eine Software simuliert und optimiert. Das Ergebnis ist ein Radarsensor mit einem Prozessanschluss aus hochbeständigem PTFE, der direkt an den Glasflansch eines Glasapparats montiert werden kann. Dieser liefert medienunabhängig einen millimetergenauen Messwert und lässt sich von den unterschiedlichsten Prozessbedingungen nicht beeindrucken.

Im Glasapparatebau sind die Behälter oft deutlich kleiner. Daher werden Sensoren mit kleinem Prozessanschluss gefordert, wie sie der VEGAPULS 64 bietet.

Im Glasapparatebau sind die Behälter oft deutlich kleiner. Daher werden Sensoren mit kleinem Prozessanschluss gefordert, wie sie der VEGAPULS 64 bietet.

„Als VEGA die 80 GHz-Radarsensoren auf den Markt brachte, waren wir sehr gespannt, ob sie sich auch für die QVF®-Glasapparate von De Dietrich Process Systems eignen würden. Der Werkstoff  hat – im Vergleich zu den üblichen Materialien von Lagertanks – ganz andere Eigenschaften. Wir haben jedoch bei der Findung der optimalen Anpassung an unsere Glasapparate sehr effizient und zielführend mit VEGA zusammengearbeitet. So gelang der Anschluss der VEGA-Sensoren an Glasflansche der QVF®-SUPRA-Line einfach und zuverlässig. Die gefundenen Lösungen sind auch vielversprechend für die Verwendung weiterer VEGA-Sensoren zur Druckmessung und Grenzstanderfassung.“

Claudius Hansel, Mess- & Regeltechniker QVF®, De Dietrich Process Systems

Der VEGAPULS 64 liefert medienunabhängig einen millimetergenauen Messwert und zeigt sich unbeeindruckt von den unterschiedlichsten Prozessbedingungen.

Der VEGAPULS 64 liefert medienunabhängig einen millimetergenauen Messwert und zeigt sich unbeeindruckt von den unterschiedlichsten Prozessbedingungen.


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