gesponsertZuverlässige Füllstanderfassung von PVC-Pulver Robuster Grenzstandsensor – der Könner im Pulvertrichter

Die Füllstandmessung von feinen, klebrigen Pulvern kann es in sich haben, denn Staub und Anbackungen an den Antennen klassischer Grenzschalter können die Messergebnisse verfälschen. PVC-Pulver ist solch ein typischer Kandidat. Lernen Sie einen robusten Grenzstandsensor kennen, dem das alles nichts ausmacht.

Die Ineos-Gruppe zählt weltweit zu den Top-3-Herstellern von Vinylprodukten. In Belgien produziert das Unternehmen an drei Standorten: Neben Jemeppe-sur-Sambre auch in den nahe Antwerpen gelegenen Lillo und Zandvliet. Am Standort Jemeppe produzieren die dort etwa 500 Mitarbeitenden maßgeblich Produkte wie Salz, Wasserstoff, Natriumhypochlorit, Chlor, Natronlauge, VCM (Vinylchlorid-Monomer) sowie PVC (Polyvinylchlorid). Gerade für Letzteres zählt die Niederlassung in Europa zu den größten ihrer Art. Jährlich gehen hier fast 420.000 Tonnen PVC ab Werk in Branchen wie die Bau-, Automobil- und Rohrleitungsindustrie.

Gewonnen wird PVC durch die Polymerisation von Vinylchlorid, ein Verfahren, das diverse Raffinationsschritte durchläuft – und das sowohl unter hohem Druck als auch bei hohen Temperaturen. Das Rohmaterial, das diesem Prozess über Trichter zugeführt wird, ist pulverförmig oder granulatartig, bevor es seinen Zustand im weiteren Verlauf durch die Zugabe mehrerer Additive verändern wird. Gerade am Aufnahmetrichter müssen die Füllstände genau überwacht werden, denn die Qualität des Endprodukts hängt wesentlich davon ab, dass die Produktion zum einen optimal mit Material versorgt und zum anderen zuverlässig vor Überfüllung geschützt ist. Ein Sensor wird für diese Aufgabe direkt innerhalb des Trichters installiert.

Anhaftungen beeinflussen die Messergebnisse

Die Wahl des passenden Sensors für diese anspruchsvolle Aufgabe fiel bei Ineos Inovyn zunächst auf einen klassischen Grenzschalter mit Schwinggabel. Doch schon bald trat ein Problem auf: starke Anhaftungen. Das hochfeine und klebrige PVC-Pulver häufte sich nach und nach entlang der Innenwände des Trichters auf, ebenso wie auch an der Schwinggabel des Sensors. Dadurch wurde die Füllstanderfassung schließlich immer unzuverlässiger und führte zu einem Problem für den gesamten Prozessverlauf. Es war umso schwerer zu beheben, weil sich kaum vorhersagen ließ, wann und in welchen Mengen die Anhaftungen kritisch für die Messsituation wurden. Für die Betreiber-Teams von Ineos Inovyn bedeutete dies Mehrarbeit, denn es galt, ständig wachsam zu bleiben und den Prozess gegebenenfalls stoppen zu können.

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Der zuverlässigen Grenzstanderfassung am Trichter maß das Unternehmen schon aufgrund des Mehraufwands eine besondere Bedeutung zu. Dazu kam, dass die Bestandsüberwachung des PVC letztlich Basis für den reibungslosen Produktionsablauf war. Um Sicherheit zu schaffen, suchte man intensiv nach einer zuverlässigeren Lösung. Die Wahl fiel schließlich auf den Hersteller Vega, von dessen über 60 Jahre langer Expertise im Bereich Füllstandmesstechnik man sich die gebotene Qualität und Robustheit versprach. Und tatsächlich wartete das Schwarzwälder Messtechnikunternehmen mit umfangreichen Erfahrungen aus vergleichbaren Anwendungen auf. Es bot an, eine Messsonde mit Stromausgang von 4…20 mA in der Anwendung ausgiebig zu testen: den bewährten Grenzschalter Vegacap 65.

Früherkennung mit kapazitiver Messsonde

Die Idee hinter der Grenzstanderfassung mit einer kapazitiven Seilmesssonde war einfach: Anhaftungen an der Sonde sollten frühzeitig und von Beginn an erkannt werden, indem man die Entwicklungskurve der Messwerte am Stromausgang in der SPS mitverfolgte. Dies galt speziell für den bekannten Wert am 4…20 mA-Ausgang: den Schwellenwert bei Anhaftungsfreiheit des Vegacap 65. Legte man 10 mA als Schwelle für die Abwesenheit von Produktanhäufung rund um dem Sensor fest, dann ließ sich das Vorhandensein von Anhaftungen entsprechend bei 12 oder 13 mA erkennen. Waren nun am Stromausgang des Sensors die verschiedenen Schwellenwerte zur Erkennung voreingestellt, so konnte die Steuerung die richtige Interpretation dieser Werte verwenden. Mit dieser einfachen Vorgehensweise heben sich kapazitive Vegacap 65 von herkömmlichen Grenzschaltern deutlich ab. Da Letztere standardmäßig nach dem „Alles-oder-Nichts-Prinzip“ arbeiten, können diese die detaillierte Herangehensweise nicht leisten.

Eine Sonde, viele Optionen

Die Grenzstandsensoren Vegacap 65 lassen sich vom Anwender selbst kalibrieren, indem dieser die minimalen und maximalen Messwerte gemeinsam mit den Werten bei vorhandenen Anhaftungen an die jeweiligen Erfordernisse der Anwendung anpassen kann. Hierfür lässt sich das Ausgangssignal einfach einstellen. Ein zusätzlicher Vorteil ist: Die „Oberflächen“ des Sensors, mit denen die Füllstände ermittelt werden, sind teilweise flexibel. Damit lassen sie sich gemeinsam mit den Ablagerungen bewegen, wodurch diese teilweise abfallen und abtransportiert werden können. Dies ist eine ebenso einfache wie geniale Zusatz-Lösung, mit der die Entstehung von Anhaftungen im Vergleich zu Schwinggabel-Sensoren mit starren Oberflächen merklich verlangsamt wird. Weil der Vegacap 65 jederzeit neu kalibriert und auf die gewünschte Erfassungsposition eingestellt werden kann, ist mit nur jeweils einem Ersatzsensor bereits genug Nachschub an Lager.

Auf Herz und Nieren getestet

Nach eineinhalb Jahren Tests und Anpassungen konnte Ineos Inovyn die Lösung mit dem Vegacap 65 validieren. „Unsere Mühen haben sich gelohnt, denn der Vegacap 65 funktioniert genau, wie wir uns das vorgestellt haben“, sagt Tony Charlot, Manager Engineering, Instrumentation and Electricity bei Ineos Inovyn. Besonders lobt er: „Der Sensor kann gleich an mehreren verschiedenen Trichtern arbeiten, da wir die Messparameter selbst einstellen und auf verschiedene Messdistanzen hin anpassen können. Der Schaltpunkt ist dabei wegen eines Tensorgewichts mit großer Oberfläche sehr zuverlässig, was uns speziell während der Befüllung des Silos zugutekommt.“ Charlot betont auch die Bedeutung der kontinuierlichen Messung mit dem Vegacap 65. „Das Analogsignal ermöglicht eine ständige Überwachung des Betriebs, was bei Anhaftungen, Mediumwechseln wirklich hilfreich ist.“

Vincent Vanwelde, Branchenmanager bei Vega Belgien, unterstützt Charlots Einschätzung und betont die Bedeutung einer zuverlässigen, robusten und präzisen Grenzstanderfassung in solchen Trichtern. Je genauer die Messung, desto optimaler und effizienter verlaufe die Produktion und das Lagermanagement. „Die besonders robuste mechanische Konstruktion des Vegacap 65 ermöglicht eine sehr lange Lebensdauer. Ich treffe während meiner Kundenbesuche immer wieder auf voll funktionsfähige Sensoren, die vor über 20 Jahren eingebaut wurden und seitdem fehler- und ausfallfrei laufen.“ Ineos Inovyn profitiere in diesem Sinne auch von der hohen Rentabilität des Sensors, sagt er und kommt abschließend zum wohl wichtigsten Vorteil der gefundenen Messlösung: „Wir sind letztlich alle hochzufrieden damit, wie schnell sich der Vegacap 65 montieren und in Betrieb nehmen ließ. Kein Vergleich zum Gerät davor: Einfacher geht es nicht!

Autor: EngineeringNet im Auftrag von VEGA

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