CITplus - Bei der permanenten Weiterentwicklung von Zementherstellungsprozessen nimmt die Messtechnik neben neuen chemischen Verfahren und Optimierungen im mechanischen Bereich, mittlerweile einen festen Platz ein. Verschiedene Messverfahren verbessern das Handling von Schüttgütern nachhaltig. Sei es zu wissen, ob definierte Grenzstände erreicht sind, ob Material in einer Leitung überhaupt noch fließt, welcher Feuchtegehalt vorhanden ist oder welche Menge durchgesetzt wird.

Zur Überwachung des Materialflusses...
... kann der berührungslos arbeitenden Mikrowellen-Bewegungsmelder „FlowJam" bei allen Schüttgütern eingesetzt werden. Der DK-Wert des Materials spielt dabei keine Rolle. Selbst bei Kieselsaure in kleinen Mengen wird vom FlowJam ein Materialfluss erkannt. Der SWR-Sensor ermöglicht die Materialflussüberwachung ab einer Fließgeschwindigkeit von 10 cm/s. Die Detektion erfolgt unabhängig von der Bewegungsrichtung durch die Auswertung des Dopplereffektes. Materialbewegungen in metallischen Rohrleitungen, Schachten, Freifallstrecken oder Übergabestellen wird durch zwei Schaltzustande am Ausgangsrelais angezeigt. Weitere Einsatzbereiche finden sich an Förderbändern, Materialzuführungen oder volumetrischen Dosieranlagen. Um den teilweise unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, wurde dieses Gerät kontinuierlich an die verschiedenen Anforderungen der Prozesse angepasst. Aus dem Bedarf für eine hohe Empfindlichkeit, wo also auch wenig Staub sofort detektiert werden soll, ist der „FlowJam-high" entstanden. Für alle FlowJam-Versionen steht optional ein Prozessadapter zur Verfügung, der den Einsatz bei Temperaturen bis 200°C und Druck bis 20 bar ermöglicht. Gleichzeitig ist durch den Prozessadapter der Einsatz in Ex-Zone 20/22 möglich. Mit einer Keramikarmatur ist sogar eine Entkopplung zu sehr heißen Bereichen, wie bspw. Zyklone, möglich. Der entscheidende Pluspunkt des „FlowJam" gegenuber anderen Methoden der Materialflussüberwachung, ist seine absolute Unempfindlichkeit gegen Verschmutzungen. Durch Materialanbackungen, wie sie in Schuttgutprozessen immer vorkommen können, detektiert der „FlowJam" mühelos hindurch. Die Überwachung von Materialbewegung durch nichtmetallische Materialien, wie z. B. Glas, PVC, Keramik o. a., erweitert zusätzlich die Bandbreite der Möglichkeiten.

Grenzstand im rauen Prozess?
Maximum oder Minimum? - Eine zuverlässige Antwort auf diese simple Abfrage zu erhalten, erweist sich in der Realitat häufig als unerwartet schwierig. Auch hier hat sich der Einsatz von Radar bewahrt. Nahezu alle Arten von Schüttgütern lassen sich mit „ProGap" auf ihren Grenzstand hin detektieren. Die Gefahr, dass sich Aggregate wegen Behälterüberfüllung zusetzen oder Qualitätsschwankungen durch Leerlaufe entstehen, kann durch frühzeitigen Alarm vermieden werden. Standartmäßig kann in allen Behältern bis zu einem Durchmesser von 18 Metern gemessen werden. Auch Ausführungen die in der Lage sind, Grenzstande über wesentlich größere Distanzen anzuzeigen, sind auf Anfrage von SWR-engineering lieferbar. Gerade in rauen Prozessbereichen wie zum Beispiel bei Fluff-Dosierungen, Steinbrechern oder Mullschurren sind die Vorzuge des ProGap-Systems gegenüber anderen Techniken klar. Beschädigungen durch das Material sind ausgeschlossen, da der Einbau wandbündig erfolgt. Der Einbau der beiden baugleichen Teile, Sender und Empfänger, wird im Regelfall über einen 1."-Gewindestutzen vorgenommen. Aber auch jede andere Befestigungsart, die sicherstellt, dass Sender und Empfänger korrekt aufeinander ausgerichtet sind, eignet sich zur Installation. Gleich wie bei der Materialflussüberwachung mit „FlowJam" kann auch der „ProGap" mit dem Prozessadapter für 200 °C, Druck bis 20 bar und Ex-Zonen-Trennung 20/22 sowie mit der Flanscharmatur für Hochtemperaturbereiche ausgerüstet werden. Durch alle nichtmetallischen Materialien kann der „ProGap" hindurch detektieren. (z. B. PVC, Quarzglas, Plexiglas, Schamott) Überwachungsvorgange sind somit völlig vom Behälterinnenraum entkoppelt.

Um eine Online-Megenerfassung von Schüttgütern...
... durchzuführen, sind nicht mehr nur Bandwaagen und Prallplatten denkbar. Die Zahl der Anwendungen, in denen Schüttgutmengenmessungen elektronisch vorgenommen werden, steigt stetig. Die Vorteile für den Anwender liegen auf der Hand: Die Nachrüstung der Systeme ist einfach. Zusätzliche Bauhöhen sind nicht erforderlich. Einbauten in den Förderstrom gibt es nicht. Testmessungen sind ohne großen Aufwand kurzfristig möglich. Ex-Bereiche und Temperaturen bis ca. 400 °C sind kein Hindernis. In Kombination mit einer patentierten Messsignalauswertung liefert der bspw. der „SolidFlow" Mikrowellensensor von SWR-engineering ein direktes Maß für den Massenstrom bis ca. 20 t/h. Mit diesem System sind alle Pulver, Staube und Granulate bis zur genannten Menge messbar. In der Zementindustrie hat sich der „SolidFlow" bei der Erfassung von Zuschlagsstoffen wie Eisen(II)-Sulfat und anderen Additiven, sowie bei der Kohlestaubmessung zum Ofen, bewahrt. Die menügeführte Bedienung der SolidFlow-Auswerteelektronik erlaubt dem Anwender eine einfache Inbetriebnahme. Die Bedienerführung ist in drei Sprachen (D/E/F) hinterlegt und kann wahlweise per Touch-Screen oder mit Laptop erfolgen. Zusätzlich ist die Auswerteelektronik mit einem Summenzahler ausgestattet. Als Signale stehen ein 4...20 mA-Ausgang, zwei Relaisausgange und ein ModBus-Protokoll zur Verfügung.
Häufig wird die Dosierung von festen Stoffen heute volumetrisch vorgenommen. Einziger Anhaltspunkt für die Einstellung einer gewünschten Menge ist dabei die Drehzahl von mechanischen Förderorganen. Meist Zellenradschleusen oder Schneckenförderer. Da jedoch Materialkompressibilität und Füllgrad des Förderers nachweislich nicht immer konstant ist, kommt es häufig zu starken Abweichungen zwischen Soll und Ist der Austragsmenge. Qualitätsschwankungen und unnötiger Materialeinsatz sind die Folge. - Die Kosten steigen. Mit der Mikrowellentechnologie kann die drehzahlgesteuerte Dosierung zur geregelten Dosierung aufgerüstet werden, ohne eine aufwendige und teure Verwiegeeinrichtung zu integrieren.

Rohmehl, Zement, Putze, Salz, Griese...
... egal welches Material in großen Masseströmen (>20 t/h) gemessen werden soll. Mechanische Verfahren und die Schaffung von teurer Bauhöhe sind mit dem „MaxxFlow HTC" vermeidbar.
Wo große Schüttgutmengen nach mechanischen Förderorganen wie Förderschnecken, Luftforderrinnen, Zellenradschleusen o. a. mechanischen Austragsorganen gemessen werden müssen, hat der „MaxxFlow HTC sein Einsatzgebiet. Die Tatsache, dass auch hier keinerlei Einbauten im Förderstrom vorhanden sind, lasst die Vorteile der dieser Technik klar erkennen. Eine Obergrenze für den Durchsatz gibt es nicht. Jede beliebige Materialmenge ist messbar. Unwichtig ob es sich um 50, 180, 290 oder mehr t/h handelt. Die Bauhöhe des Sensorelements betragt 330 mm! Ein Nachrüsten in bestehende Anlagen ist daher einfach. Auch weil die Einbaulage völlig beliebig ist. MaxxFlow HTC hat einen abrasionsbeständigen, keramischen Innenkörper. Das System kann bis zu einer Materialtemperatur von 120 °C eingesetzt werden. Beim Einsatz in neuen Anlagen kann durch seine kurzen Abmaße häufig Bauhöhe eingespart werden, die früher obligatorisch für mechanische Messeinrichtungen einzuplanen war. Bei kontinuierlicher Forderung kann der Messaufnehmer unmittelbar nach dem Austrag des Förderorgans eingebaut werden. Auslaufstrecken sind generell nicht erforderlich. Die Messung ist gleichermaßen unabhängig von der Fließgeschwindigkeit wie vom Flussbild des Fördergutes in der Leitung.
Eingesetzt wird der MaxxFlow HTC unter anderem in mehreren Zementwerken, in denen die Messung der Zementmenge als Führungsgröße zur Eisen(II)- Sulfat-Zudosierung eingesetzt wird. In weiteren Anwendungen, ebenfalls im Zementbereich, wird die Rohmehlmenge erfasst. Hierdurch können die geforderten Mischungsverhältnisse sichergestellt, und konstante Qualitäten ausgebracht werden. Die Kalibrierung des Systems muss nicht die gewöhnlicherweise über eine aufwändige Materialverwiegung erfolgen, sondern kann über ein neues Verfahren durch einfaches Befüllen des Sensors mit dem Material vorgenommen werden. Hierfür nötig ist lediglich ein Absperrschieber unterhalb und eine Serviceklappe oberhalb des Sensors. Das Handling von Referenzmengen mit mehreren Tonnen Gewicht ist damit Vergangenheit (Abb. 2).

Bestimmung der Materialfeuchte...
... kann durch Probenahme und Analyse im Labor erfolgen. Der Aufwand ist allerdings gros und es vergeht oft viel Zeit bis, aufgrund der erhaltenen Werte, Einfluss auf den Produktionsprozess genommen werden kann. Qualität und Prozesssicherheit sinken. Zeitaufwand und Kosten nehmen zu. Eine Möglichkeit mit der die Materialfeuchte online, während des laufenden Prozesses erfasst werden kann, bietet auch hier die Mikrowelle. Die Feuchtemessung per Mikrowelle von SWR-engineering, beruht auf dem Prinzip eines offenen Resonators. Es wird im hochfrequenten Wellenbereich gemessen. Dabei wird die Oberflächen- und Kapilarfeuchte erfasst. Der Dämpfung, der in das Messgut eingekoppelten Mikrowelle, wird der momentane Feuchtigkeitswert zugeordnet. Veränderungen der Dämpfung sind proportional zum Wassergehalt. Das Messfenster der Sonde, das in einem Edelstahl-Flanschgehäuse untergebracht ist, wird durch eine verschleißfreie Keramikscheibe geschützt. Die wichtigste Voraussetzung für eine korrekte Messung der Restfeuchte in Schüttgütern ist die richtige Wahl des Einbauortes für den Sensor. Bei Schüttgutrutschen oder Förderbändern muss darauf geachtet werden, dass das Material mit einer möglichst gleichmäßigen Schichthohe über die Sonde geführt wird. Als besonders Vorteilhaft hat sich der Einbau des „M-Sens" in Förderschnecken erwiesen. Als Ausgabe erhalt der Nutzer ein 4...20 mA-Signal, sowie 2 Alarmkontakte. Der Sensor darf in alle Ex-Zonen (Gas + Staub) und bis zu einer Temperatur von 120°C eingebaut werden.