Sichere Füllstandbestimmung mit geführter Radartechnology
TDR Sensoren erfüllen die höchsten Sicherheitsstandards, was sie insbesondere im pharmazeutischen Bereich zur favorisierten Technologie macht.
Ein Fabrikant von Veterinärprodukten stattete mehrere seiner Prozessbehälter verschiedener Flüssigkeiten mit moderner Füllstandmesstechnik aus. Aufgrund der Behältergegebenheiten wurde für die Reaktoren mit Injektionsprodukten die koaxiale Ausführung des geführten Radarsensors installiert.
Modularer Geräteaufbau für flexible Installationslösungen
Im Zuge erweiterter Investitionen in Maschinen, Anlagen und Gebäude war ein Hersteller unterschiedlicher pharmazeutischer Tiermedizinpräparaten in Argentinien auf der Suche nach einer präzisen und langlebigen Lösung für die Automatisierung der Füllstandmessung innerhalb seiner Produktionsstätten. Dort werden über 500 registrierte Tiermedizinprodukte für den weltweiten Veterinärmarkt hergestellt. Für die Füllstandmessung innerhalb mehrerer 2000-Liter-Reaktoren mit unterschiedlichen Injektionsprodukten wurde dabei eine spezielle Installation mit Radarmesstechnik umgesetzt. Aufgrund des implementierten Heizsystems der Tanks war der Innenraum für die Installation sehr begrenzt. Die verschiedenen Einbauten machten den Einsatz eines freistrahlenden Sensors unmöglich. Nach einigen Live Tests implementierte die UWT GmbH schließlich ein maßgeschneidertes Messsytem mit modular anpassbarer geführter Radarsensorik.
Radartechnologie hat in den vergangenen Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewonnen und wurde kontinuierlich weiterentwickelt. Das Einsatzgebiet erstreckt sich mittlerweile von einfachen Standardanwendungen in Lagersystemen bis hin zu komplexen Prozessbehältern mit verschiedensten Herausforderungen. Radarsensoren auf Basis der geführten Mikrowellentechnologie, auch als TDR (Time Domain Reflectometry) oder GWR (Guided Wave Radar) bezeichnet eignen sich dabei insbesondere für dynamische Prozessbedingungen und sind in vielerlei Ausführungen konfigurierbar.
Die Sonde musste durch geeignete Herstellungsmaterialien den im Veterinär Bereich hygienischen Anforderungen genügen. Auch sollte berücksichtigt werden, dass die Wasser-/Öl basierenden Flüssigkeiten innerhalb der Tanks bei einer variierenden Prozesstemperatur zwischen 80°C und 150°C ständig in Bewegung gehalten werden. Neben dem Aspekt der Sicherheit wurde insbesondere an die Robustheit sowie Flexibilität im Einsatzspektrum der Messtechnik ein hoher Anspruch gestellt.
Zertifiziertes TDR-Design als Koax-Ausführung
Konfiguriert wurde schließlich der NivoGuide® 8000 als Stabversion zur kontinuierlichen Füllstandüberwachung der Injektionsprodukte. Dieser Sensor unterstützt problemlos eine Prozesstemperatur bis zu 150°C und einen Überdruck von bis zu 400 bar. Durch die Elektronik wird ein elektromagnetischer Impuls erzeugt, der auf die 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 Auslegers zurück zur Elektronik geführt, von dieser erkannt und über eine Laufzeitmessung in eine Füllstandangabe umgerechnet. Aufgrund der Fähigkeit der am Stab geführten Radartechnologie kann dieser Sensor das Signal entsprechend konzentrieren. Die Geräteausführungen sind je mit individuell auf die Applikation anpassbaren Auslegern ausgestattet. So kann je nach Behälterdesign und Prozessbedingung die passende Sensorik konzipiert werden. Durch die Installation des koaxialen Rohrs bleibt die Messung von der Bewegung der Flüssigkeiten komplett unbeeinflusst.
Die aus Edelstahl gefertigte Sonde konnte schnell und unkompliziert an der Behälterwand befestigt werden, um mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Generell ist mit TDR Sensoren eine Füllstandmessung problemlos möglich, wenn das zu messende Medium einen DK-Wert von mindestens 1,3 besitzt. Der DK-Wert von 4 der Injektionsmedien war somit ausreichend groß. Auch Temperatur- und Druckschwankungen beeinträchtigen das Messprinzip der geführten Radarsonde nicht in ihrer Ergebnisumsetzung.
Den Anforderungen nach Langlebigkeit und einem wartungsfreien Betrieb wird der TDR dank seiner chemisch beständigen Werkstoffe gerecht. Außerdem wurde der Sensor mit einer extra Isolation aus PEEK, FFKM-Dichtungen und der zusätzlichen Borosilikatglasdichtung (Second Line of defense) ausgestattet. Somit wird auch unter den herausfordernden Bedingungen des Pharmaproduzenten der Füllstand präzise und zuverlässig erfasst.
Ein zwischen Einkopplung und Sonde isolierend wirkender Kondensatkonus erhöht die Messsicherheit und erleichtert zudem das Abtropfen von Kondensat. Zudem erfüllt der Sensor alle Sicherheitsanforderungen hinsichtlich des Explosionsschutzes und besitzt die weltweit gängigen Zertifizierungen (ATEX, IEC-Ex, INMETRO, FM, EAC-Ex) für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.
Selbst unter den anspruchsvollen Prozessbedingungen der Tierpharmazie misst der NivoGuide® mit seiner 4…20 mA/HART-Zweileiterelektronik präzise auf +-2mm genau. Aufgrund der geringen Reaktionszeit können auch sich schneller ändernde Füllstände zuverlässig erfasst werden. Somit bieten die geführten Radarsensoren eine optimale Unterstützung für den reibungslosen Prozessfluss der Produktionsstätte in Argentinien: „Die Investitionen entsprechen der Ausstattung der Produktionswerke mit neuesten Technologien und unterstützen hocheffiziente Herstellungsabläufe unserer Tiermedizinprodukte, wodurch wir perfekt positioniert sind, um die Anforderungen eines zunehmend globalisierten und wettbewerbsorientierten Marktes zu erfüllen.“
