80-GHz-Radar-Füllstandsmessgerät

Radar ist die Füllstandstechnik, die dort arbeitet, wo die Oberfläche nicht zu sehen ist. Gemessen wird mit Mikrowellen statt mit Schall, deshalb durchdringen Dampf, Nebel, eine Temperaturschicht, Staub und Schaum, die einen Schallimpuls stören würden, das Signal weitgehend ungehindert. Genau deshalb ist Radar die Antwort für einen heißen Prozessbehälter, ein staubiges Silo und eine Pegelmessstelle im Freien, und deshalb ist es üblicherweise die teurere der beiden berührungslosen Möglichkeiten.

Die Produktfamilie hinter dieser Seite führt dieses Prinzip über drei unterschiedliche Antennenanordnungen, weil sich zwischen den Aufgaben nicht die Idee ändert, sondern die Art, wie das Signal übertragen wird.

Wofür die drei Baureihen gedacht sind

Die Hochfrequenz-Baureihe strahlt mit 80 GHz, einer Wellenlänge, die kurz genug ist, um kleine Ziele aufzulösen und sich in einen schmalen Strahl zu bündeln. Erst diese Kombination macht sie an einem hohen Silo einsetzbar, dessen Oberfläche weit entfernt liegt, und an einem Behälter, bei dem ein Hindernis dicht an der Antenne sitzt, das ein breiterer Strahl treffen und statt der Oberfläche messen würde. Der engste Strahl der Produktfamilie ist mit 3° angegeben, und ein Modell erreicht eine Totzone von 8 cm, wodurch die Messung dicht unter dem Gerät fortgesetzt werden kann.

Die Niederfrequenz-Baureihe verwendet für dieselbe Aufgabe deutlich größere Antennen und ist für Flüssigkeiten in Tanks beschrieben, einschließlich stark korrosiver, bei denen der Antennenwerkstoff gegen das Medium gewählt werden muss. Die geführte Radarausführung lässt die freie Abstrahlung ganz hinter sich: Das Signal läuft entlang eines Stabs oder eines Kabels, das bis in die Flüssigkeit reicht; der Weg ist damit festgelegt, und die Probleme, die einen Strahl im offenen Raum treffen, verschwinden mit dem Strahl. Sie ist die Baureihe, die in dieser Produktfamilie die höchste Prozesstemperatur erreicht.

Die Wahl zwischen ihnen

Die erste Frage ist nicht der Messbereich, sondern der Weg. Ein Gerät mit freier Abstrahlung braucht eine freie Sichtlinie von seiner Antenne zur Oberfläche; gibt es also Schaum, starkes Kondensat, einen engen Behälter, ein Rührwerk im Strahl oder einen Prozess, der heiß genug ist, um der Antenne zuzusetzen, lautet die Antwort geführte Radarausführung. Ist der Weg frei, ist die Wahl zwischen hoher und niedriger Frequenz überwiegend eine Frage von Entfernung und Zielgröße: Die Hochfrequenz-Baureihe löst kleinere Ziele auf und lässt sich genauer ausrichten, was an einem hohen oder verdeckten Behälter zählt, und die Niederfrequenz-Baureihe ist der einfachere Weg, wenn die Oberfläche nah liegt und der Strahl Platz hat.

Messbereich und Genauigkeit grenzen anschließend das Modell ein und nicht mehr die Baureihe, und beide sind im Material je Modell angegeben, weil Antenne und Medium bestimmen, was erreichbar ist. Die allgemeine Beschreibung nennt zusätzlich eine Genauigkeit von 0.1 %, die von den modellbezogenen Millimeterwerten abweicht und mit ihnen nicht abgeglichen ist; zu rechnen ist mit den modellbezogenen Werten.

Prozessbedingungen und medienberührte Teile

Druck und Temperatur entscheiden das Modell häufiger als der Messbereich. Über die Produktfamilie hinweg reicht der Druck von einem Bezug auf Atmosphäre bei den für offene Behälter gedachten Modellen bis 4 MPa bei den für druckbeaufschlagten Betrieb gebauten, und die Temperatur von Umgebungsbedingungen bei den 80-GHz-Modellen bis 250 °C bei der geführten Radarausführung. Ein Prozessbehälter, auf dem sowohl Druck als auch Temperatur stehen, hat deshalb eine kürzere Kandidatenliste, als sein Füllstandsbereich allein vermuten ließe.

Die medienberührten Teile richten sich nach dem Medium. Antennen sind als Stab-, Horn-, Kabel- und gekapselte korrosionsbeständige Ausführung erhältlich, und Flansch und Horn der Hochfrequenz-Baureihe sind aus Edelstahl. Wo das Medium aggressiv ist, entscheiden der Antennenwerkstoff und die Abdichtung um ihn herum darüber, ob das Gerät übersteht, und für genau diesen Fall bietet das Material eine korrosionsbeständige Antennenausführung an.

Montage und die zwei Fehler, die es zu vermeiden gilt

Zwei Fehler erklären den größten Teil der Radarinstallationen, die nicht funktionieren, und das Material nennt beide. Der erste ist ein Füllstand, der in die Totzone hineinsteigt: Dicht an der Antenne kann das Gerät das eigene Sendesignal nicht vom zurückkehrenden Echo trennen, der höchste Füllstand des Behälters muss also unterhalb dieses Bereichs bleiben. Der zweite ist ein Hindernis im Strahl. Das Signal wird in einem Kegel abgestrahlt, und alles innerhalb dieses Kegels - ein Füllrohr, eine Leiter, eine Heizschlange, die Behälterwand bei einem engen Behälter - wirft ein Echo zurück, das vor dem Echo der Oberfläche eintreffen kann. Die Anweisung im Material lautet entsprechend, den Strahl frei zu halten und die Antennenfläche rechtwinklig zur Oberfläche auszurichten, wobei die Bezugsebene an der Unterseite des Gewindes oder an der Dichtfläche des Flansches liegt.

Messgrenzen und Auswahlkriterien

Die Grenzen gehören zur Technik und nicht zur Produktfamilie. Radar misst bis zur ersten starken Reflexion in seinem Strahl, eine Schaumschicht kann also als Oberfläche gelesen werden, wenn sie dicht genug ist, und ein Medium mit sehr niedriger Dielektrizitätskonstante reflektiert schwach und liefert möglicherweise zu wenig zurück, um aufgelöst zu werden. Beides ist kein Fehler - es sind die Bedingungen, unter denen ein anderes Verfahren die bessere Antwort ist; deshalb wird die Grenze zwischen Radar und Ultraschall von der Atmosphäre über dem Medium gezogen und die Grenze zwischen Radar und einer medienberührten Sonde davon, was sich im Behälter befindet.

Das Material lässt außerdem eine Reihe von Werten offen, und sie werden aufgeführt statt geglättet. Die Schutzart variiert je Modell, die Versorgungsspannung ist nur für zwei Modelle angegeben, die Prozesstemperatur fehlt für den größten Teil der Niederfrequenz- und der Hochfrequenz-Baureihe, und ein Modell erhält an verschiedenen Stellen desselben Dokuments zwei unterschiedliche Messbereiche. Diese Punkte sind als offene Fragen festgehalten und nicht hier geklärt, denn sie durch Rückschlüsse zu schließen brächte einen ungeprüften Wert auf ein Datenblatt.

Bestellung

Die Größen, die die Antwort festlegen, sind die Behälterhöhe, der Durchmesser sowie der höchste und der niedrigste Füllstand; das Medium und ob es flüssig, pulverförmig oder fest ist; Dampf, Staub, Schaum und Kondensat über der Oberfläche; Prozessdruck und Prozesstemperatur; was sich im Behälter befindet und wie viel Freiraum die Antenne zur Wand hat; der vom Behälter gebotene Prozessanschluss; die geforderten Ausgänge und womit sie gelesen werden; und ob die Anzeige am Behälter sichtbar sein muss oder nur als Signal vorliegen soll. Eine Behälterzeichnung mit eingetragenem Druck und eingetragener Temperatur beantwortet die meisten dieser Punkte und ist das nützlichste einzelne Dokument in einer Anfrage. Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin vervollständigen sie.