Was Radar-Füllstandsmessgeräte sind
Ein Radar-Füllstandsmessgerät sendet Mikrowellen auf die Oberfläche einer Flüssigkeit oder eines Schüttguts und misst die Laufzeit des Echos. Aus der Laufzeit wird eine Entfernung und aus der Behältergeometrie ein Füllstand, sodass das Gerät berührungslos misst. Genau das macht es in Tanks mit aggressivem, hygienischem, zähflüssigem oder heißem Medium zur praktischen Antwort, ebenso in Silos, in denen Staub ein optisches oder mechanisches Gerät ausschalten würde.
Radar stört nicht, was Schallwellen stört. Dampf, Brüden, Temperaturschichtung und weitgehend auch der Atmosphärendruck verändern die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht so, wie sie die Schallgeschwindigkeit verändern; deshalb hat Radar in vielen Dampf- und Kondensataufgaben Ultraschallgeräte verdrängt. Was es sehr wohl beeinflusst, ist die Frage, wie viel Mikrowellenenergie zurückkommt, und das hängt vor allem von der Dielektrizitätskonstante des Materials und der Beschaffenheit seiner Oberfläche ab.
Gebräuchlich sind zwei Bauarten. Das Freistrahlradar strahlt über eine im Behälterdach montierte Antenne ab und berührt nichts. Das Radar mit geführter Welle schickt das Signal über eine Sonde, die in das Produkt hineinreicht; das passt zu Medien mit niedriger Dielektrizitätskonstante, zu engen Behältern und zu bewegten Oberflächen, um den Preis einer benetzten Sonde, die der Prozess belegen oder verkrusten kann.
Wie Radar-Füllstandsmessgeräte messen
Das Gerät misst die Laufzeit. Ein kurzer Impuls oder ein Frequenzhub wird gesendet, an der Oberfläche reflektiert und wieder empfangen, und aus der verstrichenen Zeit ergibt sich die Entfernung. Der Füllstand folgt aus dieser Entfernung und der bekannten Lage der Bezugsebene; deshalb gehören Behälterhöhe und Stutzenabmessungen zur Spezifikation und nicht zu den Standortdetails.
Wie stark das Echo ist, hängt vom Kontrast der Dielektrizitätskonstante zwischen dem Material und dem Raum darüber ab. Ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstante reflektiert kräftig und ist leicht zu erkennen. Ein Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante liefert wenig Energie zurück, sodass die Wahl auf eine geführte Sonde oder eine stärker bündelnde Antenne zuläuft und darauf, möglichst viel der abgestrahlten Energie bis zur Oberfläche zu bringen.
Die andere Hälfte des Problems ist alles Übrige im Behälter. Ein Rührwerksflügel, eine Heizschlange, ein Einbaublech, ein Füllstrahl und Kondensat an der Antenne erzeugen jeweils eigene Reflexionen, und ein Empfänger kann ein Störecho nicht allein an der Stärke von einem echten Echo unterscheiden. Echokurvenanalyse und Mapping unterdrücken sie, und beides arbeitet am zuverlässigsten, wenn der Errichter weiß, was im Behälter ist. Deshalb gehören die Einbauten in die Anfrage.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Messprinzip | Freistrahlradar oder Radar mit geführter Welle | Ob das Gerät das Medium berührt und wie gut es mit schwachen Reflexionen, Schaum und bewegter Oberfläche zurechtkommt. |
| Antennen- oder Sondenform | Horn-, Linsen-, Stab- und Seilausführungen in verschiedenen Größen | Den Öffnungswinkel und damit, wie viel der Behältereinbauten im Strahl liegt und ein Störecho erzeugen kann. |
| Frequenzband | Die von der Gerätefamilie angebotenen Radarbänder | Wie eng sich der Strahl bei gegebener Antennengröße bündeln lässt, was bei hohen oder verbauten Behältern zählt. |
| Ausgang und Protokoll | 4-20 mA, HART, Modbus und weitere Busse | Was den Füllstand liest und ob das Gerät aus der Ferne konfiguriert und diagnostiziert werden kann. |
| Versorgung und Verdrahtung | Zweileiter-Schleifenspeisung oder Vierleiter mit eigener Versorgung | Ob die vorhandene Schleife das Gerät speisen kann und wie viel Verkabelung die Installation erfordert. |
| Prozessanschluss und Werkstoffe | Gewinde, Flansch oder Hygieneanschluss sowie die benetzten Werkstoffe | Mechanische Passung, Dichtverfahren und Verträglichkeit mit dem Medium und mit der Reinigung. |
| Gehäuse und Bereichseinstufung | Gehäusewerkstoff, Schutzart, Ex-Zulassung, hygienische Gestaltung | Wo das Gerät installiert werden darf und ob es abgespritzt oder vor Ort gereinigt werden kann. |
| Konfiguration und Anzeige | Integrierte Anzeige, Fernkonfiguration oder Software- und Funkzugang | Den Aufwand für die Inbetriebnahme und ob jemand am Behälter einen Wert ablesen muss. |
So wählen Sie Radar-Füllstandsmessgeräte aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Dielektrizitätskonstante des Materials | Sie legt fest, wie viel Energie zurückkommt, und damit, ob eine Freistrahlantenne die Oberfläche überhaupt sieht | Nennen Sie den Produktnamen und, falls bekannt, seine Dielektrizitätskonstante. Nehmen Sie nicht an, dass ein Material gut reflektiert, weil es fest aussieht. |
| Messspanne, Totzone und tiefster Füllstand | Das obere und das untere Ende des nutzbaren Bereichs bestimmen Antenne und Anschluss, nicht die Behälterhöhe allein | Nennen Sie die Behälterhöhe und den tiefsten und höchsten Füllstand, der tatsächlich gemessen werden muss, nicht nur die Behälterabmessungen. |
| Behältergeometrie und Einbauten | Rührwerke, Schlangen, Einbaubleche und Füllstellen reflektieren alle, und dem Empfänger muss gesagt werden, was er ignorieren soll | Senden Sie eine Skizze des Behälters und seiner Einbauten und sagen Sie, wo die Füllleitung einmündet. |
| Beschaffenheit der Oberfläche | Schaum, Wellen, Kondensat und Anbackungen verändern sowohl das Echo als auch die Fähigkeit der Antenne zu senden | Beschreiben Sie, was die Oberfläche im Betrieb tut, auch während der Füllung und in jeder schäumenden Aufgabe. |
| Atmosphäre über dem Produkt | Dampf, Staub sowie Druck und Temperatur im Raum über der Flüssigkeit oder dem Schüttgut beeinflussen Antenne und Dichtung | Nennen Sie den vorhandenen Dampf oder Staub und Druck und Temperatur im Dampfraum. |
| Prozessanschluss und Werkstoffe | Er legt die mechanische Passung und die Verträglichkeit fest und oft auch die Antennengröße, die physisch durch den Stutzen passt | Nennen Sie Größe und Norm des Stutzens und den Werkstoff des Behälters. |
| Ausgang, Schleifenspeisung und Einbindung | Die vorhandene Schleife und das empfangende System bestimmen Ausgang und Verdrahtung | Nennen Sie, was den Füllstand liest, und ob die Schleife das Gerät speisen kann. |
| Reinigungsfähigkeit und Bereichsklassifizierung | Beides verändert Gehäuse und Anschluss und bei hygienischer Aufgabe auch die Antennenoberfläche | Nennen Sie Anforderungen an die Reinigung vor Ort und die Bereichsklassifizierung. |
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Radar-Füllstandsmessgeräte meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Radar unterscheidet |
| Ultraschall-Füllstandsmessgeräte | Arbeitet mit Schall statt mit Mikrowellen und kostet üblicherweise weniger. Die Schallgeschwindigkeit ändert sich mit Temperatur, Dampfzusammensetzung und Druck, sodass Dampf, Schichtung und Vakuum den Messwert auf Arten verschlechtern, die das Radar nicht treffen. Wo nichts davon vorliegt, ist Ultraschall häufig die wirtschaftlichere Wahl. |
| Radar-Füllstandstransmitter | Dasselbe Radarprinzip, geführt entlang einer Sonde statt durch die Luft, was den Messwert bei Produkten mit niedriger Dielektrizitätskonstante, in engen Behältern und an bewegten Oberflächen beruhigt. Er verlangt eine benetzte Sonde, sodass Belegung und Verkrustung zu neuen Gesichtspunkten werden. |
| Kapazitive Füllstandssensoren | Messen die Änderung der Kapazität, wenn das Produkt zwischen Sonde und Wand steigt. Einfach und preiswert und bei niedriger Dielektrizitätskonstante brauchbar, doch der Messwert hängt von den Eigenschaften des Produkts ab, sodass ein Wechsel des Mediums oder des Feuchtegehalts meist eine Neukalibrierung bedeutet. |
| Hydrostatische Füllstandstransmitter | Leiten den Füllstand aus dem Druck der Flüssigkeitssäule ab. Einfach, gut verstanden und preiswert, doch die Antwort ist eigentlich ein Druck, sodass eine Änderung der Dichte den angezeigten Füllstand verschiebt, und die Anordnung passt eher zu offenen Becken als zu druckbeaufschlagten Behältern. |
| Schwimmer-Füllstandssensoren | Ein mechanischer Schwimmer, der der Oberfläche folgt, keine Hilfsenergie benötigt und direkt anzeigt. In klaren Flüssigkeiten verlässlich, doch bewegte Teile verschleißen und klemmen, und zähe, belegende oder feststoffhaltige Produkte setzen sie außer Gefecht. |
| Füllstandsschalter | Meldet, dass ein Punkt erreicht ist, und misst nicht, wo der Füllstand liegt. Verriegelungen und Hochstandsalarme verlangen normalerweise einen Schalter, häufig ergänzend zu einem kontinuierlich messenden Gerät und nicht an dessen Stelle. |
Radar und Ultraschall sind die beiden berührungslos arbeitenden Familien, und der Unterschied zwischen ihnen liegt fast ausschließlich darin, was im Raum über dem Produkt ist.
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Medium und, falls bekannt, seine Dielektrizitätskonstante
- Behälterhöhe und der tiefste und höchste zu messende Füllstand
- Behälterform und Einbauten: Rührwerk, Schlangen, Einbaubleche, Füllstelle
- Beschaffenheit der Oberfläche: Schaum, Turbulenz, Kondensat, Anbackungen
- Dampf, Staub, Druck und Temperatur im Raum über dem Produkt
- Art, Größe und Werkstoff des Prozessanschlusses
- Ausgang und Protokoll sowie die an der Schleife verfügbare Versorgung
- Ob eine hygienische Reinigung vor Ort oder eine Ex-Zulassung benötigt wird
- Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin
