Füllstandgrenzschalter für Schüttgüter. Eigensichere Elektronik nach Namur-Standard in Schwinggabelsonde. In der Chemischen Industrie werden bevorzugt eigensichere Verkabelungen für Sensoren verwendet. Die Eigensicherheit bietet unter anderem den Vorteil, dass die Geräte während des Anlagenbetriebs für Vorgänge wie Inbetriebnahme oder Wartung geöffnet werden können. Da der Explosionsschutz durch die begrenzte elektrische Energie erfolgt, können einfache und somit günstige Gehäusebauformen, im Vergleich zur druckfesten Kapselung, verwendet werden. Im Bereich der Füllstandmessung für Schüttgüter hat UWT eine eigensichere Elektronik für eine Schwinggabelsonde entwickelt, die sich am Namur-Standard orientiert.

Viele Branchen werden vor die Aufgabe gestellt, trotz hoher Sicherheitsanforderungen die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb von Anlagen stetig zu optimieren. Gefragt sind kostengünstige Lösungen, die gleichzeitig höchste Zuverlässigkeit bieten. Im Bereich der Füllstandmessung für Schüttgüter bietet UWT eine eigensichere Elektronik für eine Schwinggabelsonde an, die nach dem Namur-Standard IEC 60947-5-6 arbeitet und somit kompatibel mit allen am Markt gängigen Versorgungsgeräten nach diesem Standard ist. Die Unabhängigkeit in der Auswahl von diesen Zusatzgeräten bringt bedeutende Kostenvorteile. Ist eine Bus-Anbindung erwünscht (z. B. Remote I/O), wird mit der neuen UWT-Technik mit Namur-Ausgang kein zusätzliches herstellergebundenes Versorgungsgerät benötigt. Stand der Technik ist bis heute, dass dieses zusätzliche Versorgungsgerät die eigensichere 2-Leiter- Verbindung zum Sensor herstellt und dann beispielsweise einen Relaisausgang bietet, welcher dann in einen weiteren Remote- I/O-Umsetzer eingespeist wird. Ein direkter Anschluss an ein Versorgungsgerät (z. B. Trennverstärker oder SPS) mit Namur- Eingang und Remote-I/O-Ausgang ist jetzt möglich. Vorteile neben den Kosteneinsparungen: eine geringere Fehlerwahrscheinlichkeit, weniger belegte Plätze im Schaltschrank und auch weniger Verkabelung.

In weiten Anwendungsbereichen werden außerdem sogenannte 2-Leiter-Namur-Schaltsignale nach der Norm IEC 60947-5-6 verwendet. Diese Schaltsignale bieten zum einen den Vorteil, dass die Sensoren und Versorgungsgeräte durch die sehr geringen Energien eigensicher ausgeführt werden können. Zum anderen finden sich auf dem Markt ein Vielzahl von Sensoren und Versorgungsgeräten, die nach diesem herstellerunabhängigen Standard arbeiten und deshalb beliebig zusammenschaltbar sind. Durch die Fülle an Versorgungsgeräten mit Namur-Schaltkontakteingang lassen sich für die jeweiligen Anlagen zugeschnittene Lösungen realisieren, die beispielsweise mit den kostengünstigen Remote-I/O-Kommunikationen ausgeführt sind. Somit kombiniert ein NAMUR-Schaltsignal die Vorteile der eigensicheren Verdrahtung in 2-Leiter-Technik und die des herstellerunabhängigen, offenen Standards.

Lösung im Einsatz

Für die chemische Industrie kommt die UWT-Namur-Schwinggabel in einer Anlage der Firma Emde Industrie-Technik in Nassau zum Einsatz. In einem Sackentleerer, der für den Betrieb in der StaubEx Zone 21 und GasEx Zone 1 ausgelegt sein muss, wird eine Bedarfsmeldung benötigt. Die Schüttgüter, welche in dieser Anlage gefördert werden, sind verschiedene Pulverarten, welche eine Auslegung für die angeführten Ex-Bereiche notwendig machen.

Ein Beispiel aus der Lebensmittelindustrie: Die Firma Südstärke in Sünching setzt die Schwinggabel in großen Kartoffelstärkesilos ein. Diese Silos haben einen Durchmesser von 20 – 30 m und eine Höhe von 30 – 40 m. In den Silos herrscht eine StaubEx-Zuteilung nach ATEX II 1D (Zone 20). Die Silobefüllung und Entleerung erfolgt über eine Schnecke, welche die Stärke nach innen und außen transportiert. Die Schnecke selbst kann über eine Brücke um 360 ° im Silo bewegt werden, sodass eine gleichmäßige Befüllung und Entleerung möglich ist. Die Firma Südstärke suchte einen Füllstandgrenzschalter, der diese Brückenrotation steuert und dabei komplett in der ATEX-Zone 20 montierbar ist. Gelöst wurde diese Messaufgabe mit einem Füllstandmelder aus der Serie VN 2000 mit Namur-Elektronik. In dieser Ausführung hat der Füllstandgrenzschalter die Zulassung für ATEX II 1G / 1D und ist somit komplett in der geforderten Zone 20 (Kategorie 1D) einsetzbar. Die Schwinggabeln wurden auf der Brücke positioniert. Erreicht der Füllstand der Kartoffelstärke die Grenzschalter, dreht die Brücke automatisch weiter und befüllt oder entleert damit gleichmäßig das Silo.

Umfassende Informationen

Die Schaltlogik der Elektronik ist frei wählbar: Das Schaltverhalten (fallende oder steigende Flanke) lässt sich am Gerät leicht ändern. Somit ist eine einfache Anpassung an nachfolgende Auswertgeräte gegeben. Die „Diagnose“-LED gibt jederzeit Auskunft über den aktuellen Schwingungszustand der Gabel: Ist die LED aus, ist die Vibrationsamplitude stark und die Gabel schwingt frei von Material, somit ist eine sichere Messung gegeben. Leuchtet die LED, ist die Sonde mit Material bedeckt, die Schwingung der Gabel ist gestoppt. Blinkt dagegen die LED, kann nicht mehr unbedingt von einer sicheren Messung ausgegangen werden – die Sonde arbeitet, aber die Schwingung ist durch Materialanbackung gedämpft. Die Gabel sollte gereinigt werden, da die Schwingungsamplitude nach und nach so schwach werden kann, dass ein verfälschtes Messergebnis entsteht. Der Betreiber bekommt somit vor Ort eine Aussage über die Qualität der Messung, die ihm eine vorbeugende Wartung ermöglicht. Außerdem befindet sich auf der Elektronik ein Taster, mit dessen Hilfe rasch und einfach die Funktionsfähigkeit der Schwinggabel getestet werden kann: Wird der Knopf gedrückt, solange die Sonde nicht mit Material bedeckt ist, wird das Signal der internen Piezoelemente, welche die mechanische Schwingung der Gabel in ein elektrisches Signal umsetzen, kurzgeschlossen, die Schwingung wird somit gestoppt, und das Signal „bedeckte Sonde“ wird ausgegeben. Dies ermöglicht es, Vibration und Elektronik auf ihre Funktion zu überprüfen, ohne dass das Gerät aus der Anwendung ausgebaut werden muss.

Die Sensoren erfüllen die Namur-Empfehlung NE 21, welche erweiterte Anforderungen bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit für MSRGeräte definiert, die über die in der CE-Richtlinie festgelegten Anforderungen bezüglich Störfestigkeit und Störaussendung hinausgehen.

Kontakt:
Eva Konzelmann
UWT, Betzigau
Tel.: 0831/57123-19
eva.konzelmann@uwt.de