Schweden zählt neben Ländern wie Deutschland und Frankreich europaweit zu den Top 5 bei der Bioethanol-Produktion sowie dem Bioethanol-Verbrauch. Der Stoff wird hauptsächlich aus Getreide und Abfällen der heimischen Holzverarbeitung hergestellt. Zum Einsatz kommt er in unterschiedlichen Industrien, beispielsweise als Lösungsmittel für medizinische oder kosmetische Stoffe sowie auch als Desinfektionsmittel.
Im Zuge seiner Anlagenmodernisierung war ein schwedischer Ethanol-Produzent auf der Suche nach einer neuen Lösung, um die Füllstandsmessung innerhalb seiner Lagertanks zu automatisieren. Die Messtechnik sollte vor allem die Punkte Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Sicherheit erfüllen.
Hohe Ansprüche stellte das Unternehmen auch an die Robustheit sowie Flexibilität. Die einzusetzende Gerätetechnologie musste aufgrund der leichten Entzündbarkeit des Ethanols zudem entsprechend zertifiziert sein.
Mikrowellentechnologie für Lagertanks
Gemeinsam mit dem lokalen Partnerunternehmen SensorGruppen implementierte die Firma UWT ein Messsytem mit der geführten Radarsensorik NivoGuide innerhalb der Ethanol-Tanks. Der Sensor basiert auf der Mikrowellentechnologie TDR (Time Domain Reflectometry).
Das Grundprinzip eines solchen Füllstandssensors ist einfach: Die Elektronik erzeugt einen elektromagnetischen Impuls, der auf eine Sonde gekoppelt und entlang dieser nach unten geführt wird. Trifft die Welle auf die Materialoberfläche, wird ein Teil der Energie reflektiert. Dieses sogenannte Echosignal wird ebenfalls entlang des Seils zurück zur Elektronik geführt, von dieser erkannt und über eine Laufzeitmessung in eine Füllstandsangabe umgerechnet.
Generell ist mit TDR-Sensoren eine Füllstandsmessung problemlos möglich, wenn das zu messende Medium einen DK-Wert von mindestens 1,3 besitzt. Da der DK-Wert des Ethanols mit 4 ausreichend hoch ist, konnte UWT die wirtschaftliche Standardausführung, den NivoGuide 8100 in Seilausführung, verwenden.
Umfassender Schutz gegen ätzendes Ethanol
Innerhalb der Stahltanks herrschen schwankende Temperaturen von bis zu 80 °C sowie ein Prozessdruck von circa 0,8 bar. Weil Temperatur- und Druckschwankungen das Messprinzip jedoch nicht beeinflussen, erfasst der NivoGuide mit seiner 4…20-mA/Hart-Zweileiterelektronik auch unter diesen Bedingungen den Füllstand auf ±2 mm genau. Den Anforderungen nach Langlebigkeit und einem wartungsfreien Betrieb wird der Sensor dabei durch seine chemisch beständigen Werkstoffe gerecht.
Das Gerät ist zudem mit einer Isolation aus PEEK, FFKM-Dichtungen und der zusätzlichen Borosilikatglas-Dichtung (Second Line of Defense) ausgestattet. Er eignet sich deshalb besonders gut für die Füllstandsbestimmung von korrodierenden oder aggressiven Medien, zu denen auch Ethanol zählt.
Ein zwischen Einkopplung und Sonde isolierend wirkender Kondensatkonus erhöht die Messsicherheit und erleichtert das Abtropfen des Kondensats. Der Sensor erfüllt darüber hinaus alle Sicherheitsanforderungen hinsichtlich des Explosionsschutzes und besitzt die weltweit gängigen Zertifizierungen Atex, IECEx, Inmetro, FM und EAC Ex.
Die Geräteausführungen sind mit individuell auf die Applikation anpassbaren Auslegern durch Seilverlängerung versehen. So lässt sich je nach Behälterdesign und Prozessbedingung die passende Sensorik konfigurieren. Aufgrund seiner geringen Reaktionszeit kann der NivoGuide auch sich schnell ändernde Füllstände zuverlässig erfassen. Das unterstützt den reibungslosen Prozessfluss der Produktionsstätte in Schweden.
Ignorieren fehlerhafter Messungen
Einer der mitentscheidenden Gründe für die Installation der NivoGuide-Geräte war deren einfache und intuitive Bedienung. Sie erfolgt über das aufsteckbare Anzeige- und Bedienmodul; der Deckel verfügt über ein Sichtfester. Der Sensor lässt sich zudem in nur fünf Schritten kalibrieren und liefert ein zuverlässiges Füllstandssignal, unabhängig davon, ob er in wasser- oder ölbasierenden Medien, Pasten, Schäumen oder Schlämmen eingesetzt wird.
Intelligente Software-Algorithmen können dabei zwischen dynamischen und statischen Signalen unterscheiden. So werden Einbauten innerhalb der Behälter als solche identifiziert und bei der Echoanalyse ausgeschlossen. Fehlerhafte Füllstandsmessungen, ausgelöst durch derartige Einbauten, werden ignoriert, was den Einsatz von Servicetechnikern reduziert und die Anlagenverfügbarkeit steigert.
Da sich Störungen jedoch nicht 100-prozentig ausschließen lassen, werden Echokurven automatisch aufgezeichnet und gespeichert. Mithilfe dieser Daten lässt sich die Fehleranalyse beschleunigen und die Stillstandszeit gering halten. Diverse Diagnosefunktionen sorgen dabei für ein rasches und sicheres Handling. Es werden beispielsweise aktuelle Messwerte sowie Inbetriebnahme-Parameter angezeigt. Die Daten können gespeichert und auf andere geführte Radargeräte übertragen werden, was viel Zeit bei der Installation spart.
Mit den TDR-Sensoren konnte der schwedische Bioethanol-Produzent seine Fertigung an vielen Stellen verbessern. Die Versorgung seiner Kunden aus der Medizin- und Kosmetikindustrie ist damit auch für die Zukunft sichergestellt.
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