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Verfahrenstechnik 11/2016

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Verfahrenstechnik 11/2016

MESSE-SPECIAL I TITEL

MESSE-SPECIAL I TITEL Kristallklare Messlösung Füllstände in der Titandioxid-Herstellung sicher messen Halle 7A, Stand 102 Clemens Hengstler Es gibt immer wieder Messstellen, die nicht zuverlässig arbeiten. So suchte ein großer französischer Titandioxid-Hersteller seit langer Zeit eine zuverlässige Füllstandmessung, da die bisherige trotz beträchtlichem Aufwand für die Instandhaltung nur unzureichend funktionierte. Erst mit dem Einsatz eines neuen Radarsensors wurde das Wartungspersonal entlastet. Ohne Titandioxid wäre die Welt um einiges farbloser. Das Produkt kommt als Weißpigment in Lacken und Anstrichen in der Automobilindustrie, in der Lebensmittelindustrie oder in Textilien sowie Papier zum Einsatz und sorgt für die Deckkraft der Farbe. Die Anforderungen an die Reinheit des Titandioxids sind hoch, dementsprechend aufwändig ist dessen Herstellung. Der gesamte Produktionsablauf ist daher stark automatisiert. Allerdings ist die Situation für die in den Prozessen eingesetzten Sensoren alles andere als einfach: So stehen bei Sensoren Anhaftungen und Korrosion ganz oben auf der Tagesordnung des Wartungspersonals. Auch im Betrieb des französischen Titandioxid-Herstellers Cristal in Thann sind die Belastungen, die an die Werkstoffe von Sensoren gestellt werden, außergewöhnlich hoch. Zum Beispiel in den ersten Prozessphasen nach dem Sulfatverfahren. Hier kommen Füllstandsensoren zum Einsatz. Dabei wird das Vorgemisch (Erze und Schwefelsäure) aus einem Behälter entnommen, bevor in einem anderen Behälter schwache Schwefelsäure hinzugefügt wird: Bei dieser Aufschlussreaktion kommt es zu einer heftigen und exothermen Reaktion, bei der aggressive und anhaftende Dämpfe entstehen. Nach Stabilisierung und Lösung des Gemischs werden die Behälter entleert. Anschließend werden Verunreinigungen Autor: Clemens Hengstler, Produktmanagement Radar, Vega Grieshaber KG, Schiltach 34 VERFAHRENSTECHNIK 11/2016

entfernt. Typisch sind etwa Eisenbestandteile, die naturgemäß zu einer Verfärbung des reinweißen Titandioxids führen. Unbefriedigende Messsituation In dem Prozess wurden bisher zwei Technologien eingesetzt, die jedoch nicht zum gewünschten Erfolg beitrugen. Zunächst wurde eine ältere Radarmessung verwendet. Dabei handelte es sich um einen schweren, sperrigen Sensor mit einer Betriebsspannung von 230 V AC. Zudem war die Konusantenne mit einer Teflonplatte versehen, um sie gegen Anhaftungen zu schützen. Dennoch lieferte das Gerät falsche Messergebnisse – und dies trotz der regelmäßigen und vorbeugenden Wartung, die zudem zeitaufwändig und kostenintensiv war. Zusätzlich entschied man sich für eine Füllstandmessung durch das Einperlverfahren. Aber auch hier zeigte sich, dass das Messergebnis während bestimmter Aufschlussphasen nicht zuverlässig war. Das Ziel von Cristal war klar – das Unternehmen wollte ein zuverlässig arbeitendes Füllstandmessgerät und gleichzeitig die hohen Kosten für die Wartung reduzieren. Als der neue Vegapuls 64 auf den Markt kam, das weltweit erste Füllstandmessgerät für Flüssigkeiten, das den Frequenzbereich von 80 GHz nutzt, wurde das Unternehmen hellhörig. Cristal arbeitet seit mehr als 30 Jahren mit Vega zusammen und schätzt vor allem das vertrauensvolle Verhältnis sowie die schnelle Reaktion bei Wartungsfällen. Bei der Füllstandmessung vertraut das Unternehmen daher schon lange den Vega-Sensoren, insbesondere für Anwendungen mit Radarmesstechnik. Aber auch bei Fragen rund um die SIL-Problematik (Schwinggabeln, kapazitive Sensoren usw.) entwickelte man in der Vergangenheit gemeinsame Lösungen. Dabei überzeugte Vega nicht nur aufgrund seiner technischen Kompetenz, sondern auch durch die Tatsache, dass man bei der Entwicklung neuer 01 Durch den engen Abstrahlwinkel kann der Sensor selbst in Behältern mit Einbauten sicher eingesetzt werden Produkte immer sehr genau auf die Problematik der Industrie einging. Überzeugender Probelauf So wurden mit 200 Sensoren aus der Vorserie schon weit vor dem offiziellen Verkaufsstart der neuen 80-GHz-Radarfüllstandmessgeräte genau die Anwendungen gewählt, die bis dahin als problematisch oder schwierig zu messen galten. Im engen Dialog mit den Anwendern wurden bei diesen Einsätzen nicht nur die Echokurven aufgezeichnet, um auf dieser Basis die Signalverarbeitung noch einmal zu bearbeiten und zu optimieren, sondern viele Erfahrungen gesammelt. Dies machte sich nun auch bei der Anwendung in der Titandioxid-Herstellung bezahlt. Die höhere Frequenz des Vegapuls 64 hat eine ganze Reihe an Vorteilen: Der Radarsensor zeichnet sich durch eine bessere Fokussierung und eine große Dynamik aus. Bisher galt: Bei einem Radarsensor mit 26 GHz Sendefrequenz betrug der Öffnungswinkel bei einer Antennengröße von DN80 etwa 10°. Beim Vegapuls 64 liegt der Abstrahlwinkel, dank 80 GHz, bei nur noch 3°. Dadurch kann der Sensor selbst in Behältern mit Einbauten, Rührwerken oder bei Anhaftungen an der Behälterwand sicher eingesetzt werden, weil der Strahl einfach daran vorbeigleitet. Da die Ablagerungen in den Produktionsbehältern der Titandioxidherstellung bisher immer wieder große Probleme bereiteten, schöpfte das französische Unternehmen erstmals Hoffnung, dass es eine Lösung für die Messstelle geben könnte. Bewährte Technologie Neben der hohen Messgenauigkeit verfügt der Vegapuls 64 über eine kompakte Bauweise und eine Zweileiter-Technologie. Letztere ist vor allem vor dem Hintergrund des hohen Automatisierungsgrads im Unternehmen wichtig. Bereits nach der ersten Vorführung des neuen Messgerätes war den Verantwortlichen klar, dass man es auf einen Testlauf mit dem neuen Messgerät ankommen lassen wollte. Allzu viel Risiko ging man damit jedoch nicht ein. Schließlich ist ein Radarmessgerät für Schüttgüter, das ebenfalls mit der hohen Frequenz von 80 GHz misst, seit zwei Jahren erfolgreich auf dem Markt. Vorteil für den Anwender ist, dass von diesem einige Elektronikbereiche und Technologien übernommen wurden. Damit standen erprobte Komponenten bereit. Dennoch war nicht klar, ob der Vegapuls 64 auch den harten Belastungen im Aufschlussverfahren standhält. Der erste Versuch startete gleich in einem Produktionsbehälter, also unter realen Bedingungen. Durch den sehr schmalen Messstrahl lässt sich das neue Messgerät einfach auf vorhandene Stutzen aufsetzen, sodass die Vorbereitungen für den Probelauf gering waren. Auch die Inbetriebnahme des Vegapuls 64 war 02 Titandioxid wird in den ersten Prozessphasen nach dem Sulfatverfahren hergestellt einfach, weil die aufwändige Störechoausblendung größtenteils entfiel. Zusätzlichen Komfort brachte das Plics-Konzept mit sich, mit dem auch das neue Messgerät ausgestattet ist. Auf großes Interesse stieß die optionale Bluetooth-Funktion, womit sich die Inbetriebnahme noch einfacher gestalten lässt. Nicht nur die Installation verlief reibungslos, sondern auch die Messergebnisse waren so eindeutig, dass der Vegapuls 64 seitdem einen festen Platz in dem Reaktionsbehälter hat. Vor allem der bisherige Aufwand mit der Teflonschutzplatte entfällt nun vollständig. Mehr noch – die Messergebnisse waren so zuverlässig, dass man im Anschluss auch in den anderen Produktionsbehältern die Füllstandsensoren durch den Vegapuls 64 ersetzte. Wichtigstes Argument für den neuen Vegapuls 64 war neben seiner Widerstandsfähigkeit gegen Anhaftungen und der kompakten Bauweise die genaue Fokussierung des Radarstrahls. Trotz der deutlich kürzeren Wellenlänge des Vegapuls 64 ist der Sensor unempfindlich gegenüber Ablagerungen oder Kondensatbildung. Dies wird vor allem durch eine Anpassung der Empfindlichkeit im Nahbereich des Sensors erreicht. Die entfernungsabhängige Dynamikanpassung reduziert die Einflüsse von Störungen direkt vor dem Antennensystem und ermöglicht gleichzeitig eine sehr hohe Signalempfindlichkeit in einem größeren Abstand. Dadurch ist selbst in dem aggressiven und korrosiven Milieu mit Anhaftungen eine dauerhafte zuverlässige Füllstandmessung möglich. www.vega.com/radar VERFAHRENSTECHNIK 11/2016 35

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