Sicherheit in der kontinuierlichen Messung bietet Endress+Hauser mit den neuen, frei abstrahlenden Radarmessgeräten für Füllstand, Micropilot FMR5x und FMR6x.

Messungen in Klinkersilos
Viele Baustellen im Land benötigen verschiedene Zementqualitäten, deshalb gewinnen aktuelle Informationen der Lagerkapazität des Basisproduktes Klinker in den Silos der Zementwerke zunehmend an Bedeutung.
Dabei unterscheiden sich Klinkersilos von typischen Schüttgutsilos einerseits durch die Größe und die damit verbundenen Einstapel- und Austragssysteme. Typisch für das Produkt Klinker ist neben der Abrasivität die Staubent­wicklung durch den Feinanteil bei der Einlagerung. Andererseits sind hohe Temperaturen in Klinkersilos keine Seltenheit. Da der Klinker direkt aus dem Ofen über den Kühler in den Silo gefördert wird, hat das Schüttgut eine hohe Restwärme – Temperaturen, die 100  °C überschreiten können, sind durchaus möglich. Bisher wurde die Messung des Füllstandes häufig mit einem elektromechanischen Lotsystem gelöst. Nachteil dieses berührenden Messsystems, gerade beim abrasiven Medium Klinker, ist der Wartungsaufwand.
Die freiabstrahlenden Radargeräte der Familie Micropilot verbinden die Vorzüge Berührungslosigkeit sowie Staubunempfindlichkeit miteinander und eignen sich ideal für diese Anwendung.
Im 41 m hohen Klinkersilo im Heidelberg­Cement Werk Leimen sind die Applikationsbedingungen für die Messtechnik besonders herausfordernd: Staubentwicklung, Abrasion, hohe Temperaturen und nicht zuletzt massive Einbauten erschweren die zuverlässige Füllstanderfassung. Unter der Silodecke ist eine Bühne eingezogen und mittig im Silo befindet sich eine geflanschte Zentralsäule mit verschiedenen Öffnungen zur Befüllung. Diese Einbauten erzeugen Störreflexionen für die Messtechnik. Das freiabstrahlende Radargerät Micropilot FMR57 mit der 26 GHz Technologie mit Mehrfach­echoerkennung meistert seit Jahren diese Herausforderung, denn die neuen Auswertealgorithmen kompensieren die Störfaktoren. Auf der Hüllkurve lassen sich sogar der Flansch- und Öffnungsabstand der Zen­tralsäule „nachmessen“. Sichere Messungen im untersten Bereich bei Entleerung stellen für den Micropilot FMR57 kein Problem dar.
Auf einem anderen 31 m hohen Klinkersilo im Werk misst der neue Micropilot FMR67 sicher den Füllstand des Klinkers. Eine große Querstrebe unterhalb der Silodecke liegt in unmittelbarer Nähe des Messstutzens. Hier spielte der bisher installierte Silopilot seine Vorteile aus; das Lot lief störungsfrei am Träger vorbei bis zur Klinkeroberfläche. Jedoch gab es auch hier Grenzen; die untersten 5 m im Silo waren nicht sicher zu überwachen. Dort unten lagert sich Material an den Wänden, das immer wieder abrutscht und das Seilgewicht verschüttete.
Der neue Micropilot FMR67 mit 80 GHz Technologie verbindet zwei Vorteile miteinander: kleiner Abstrahlwinkel des Messsignals – also stärkere Fokussierung – mit den intelligenten Auswertealgorithmen. Die direkt unter dem Stutzen liegende Strebe konnte in der Software des Radarmessgeräts ausgeblendet werden. Andere Störeinflüsse, durch Einbauten im Silo hervorgerufen, werden durch die gute Fokussierung nicht erfasst. Der Micropilot FMR67 misst heute sicher bis zum Siloboden.

Messung im Sandsilo
Im Silo in einem Kraftwerk eines Industrieparks wird Bettsand gelagert. Dieser Sand wird für den weiteren Prozessverlauf zum Schutz des Ofens benötigt. Trockene Sande sind grundsätzlich sehr gut im Schüttgut-Handling, jedoch stellten die feinen Sandkörner für die bisherigen freiabstrahlenden Systeme Ultraschall und Radar eine Herausforderung dar. Die Oberfläche ist relativ glatt, so dass Einfallswinkel und Ausfallwinkel des Messimpulses nahezu identisch sind und der Weg des Messsignals über Umwege zum Sensor zurückkommt. Das Füllstandsignal wird durch den längeren Rückweg falsch berechnet.
In diesem 13 m hohen Silo befinden sich zudem im Abstand von ca. 1.5 m Querträger in unterschiedlichen Positionen. So bleibt nur ein geringes „Fenster“ frei für den Blick auf den Siloboden. Der nachgeschaltete Prozess erfordert jedoch zuverlässige Messergebnisse. Ein geführtes Radar am Seil wäre optimal für diese Applikation, wenn nicht die Gefahr bestünde, dass sich durch den Abzug des Produktes das Seil an die Querstreben legt und Fehlmessungen erzeugt. Der neue Micropilot FMR67 kann hier wieder seine Stärken ausspielen: starke Fokussierung mit intelligenten Auswertealgorithmen und höhere Frequenz. Die höhere Signalfrequenz mit 80 GHz und die neue Auswertetechnologie ermöglichen es nun, auch sicher in feinen Sanden zu messen. Stabile Messungen für einen Messbereich in Schüttgütern bis zu 125 m und einer erhöhten Messgenauigkeit macht der Micropilot FMR6x heute möglich.

Anlagensicherheit nach SIL 2/3
Alle Geräte der neuen Micropilot Familie wurden nach IEC 61508 entwickelt. Diese hohe Qualität erlaubt den Einsatz der Radargeräte für SIL 2 Anforderungen. Durch die Entwicklung nach IEC 61508 ist es möglich, mit zwei Radargeräten homogen redundant SIL 3 zu erreichen. Gemeinsam haben die Geräte der Micropilot Familie auch das bewährte HistoROM Datenmanagement. Automatische Datensicherung ermöglicht den Zeit sparenden Austausch der Elektronik ohne Neuabgleich. Bei einem Elektronikwechsel laden sich die Gerätedaten der letzten Parametrierung eigenständig vom Speicherbaustein HistoROM in die neue Elektronik, das Gerät nimmt automatisch den Messbetrieb wieder auf.

Mehrfach-Echoerkennung
Die selbst lernenden Software-Algorithmen im Micropilot sind in der Lage, bis zu 20 Mikrowellenreflexionen gleichzeitig zu verfolgen und zu charakterisieren: Füllstandsignal, Störsignale, Dopplersignale, Bodensignal. Die Definition der Signalart wird durch eine Bewertung der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften wie Reflexionshöhe, Reflexionsposition, Reflexionsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung definiert. Durch diese Auswertealgorithmen ist es erstmalig möglich, eine Signalreflexion auch unterhalb einer Störausblendung zuverlässig auszuwerten.

Heartbeat Technology
Die neueste Generation (ab HART7) der Füllstandmessgeräte Micropilot FMR5x, FMR6x und Levelflex FMP5x verfügen über Diagnose-, Verifikations- und Monitoringfunktionen der Heart­beat Technology. Sie erlauben dadurch eine permanente Prozess- und Gerätediagnose mit höchster Fehleraufdeckung. Darüber hinaus können die nach IEC61508 entwickelten Sensoren im eingebauten Zustand verifiziert oder gemäß SIL/WHG wiederkehrend geprüft werden – inklusive automatischer Dokumentationserstellung.

Sichere Messergebnisse durch erweiterte Diagnosefunktion
Im neuen Micropilot FMR6x eröffnet die „erweiterte Diagnosefunktion“ eine neue Welt zur Überprüfung der Signalqualität. Das Gerät enthält zwei Erweiterte-Diagnose-Blöcke; jedem Block lässt sich als Eingang eine Messgröße zuordnen. Diese kann einer statistischen Berechnung unterworfen werden (z.B.: Maximum, Minimum, Mittelwert). Anschließend kann z. B. eine Grenzwertüberwachung programmiert und als Signal auf einen Digitalausgang gegeben werden. So kann bspw. die Signalstärke mit dieser Diagnosefunktion im Nahbereich fortlaufend überwacht und ein Signal bei Unterschreitung eines eingestellten Schwellwertes im Statusausgang ausgegeben werden. Diese Information ist die Aussage über die aktuelle Qualität des Messsignals und stellt die Plausibilität des Messwertes im Dauerbetrieb sicher. Es ist die Hilfe zur vorbeugenden Wartung. Wartungszyklen werden planbar – agieren statt rea­gieren heißt es nun.