Radarowy miernik poziomu - OPTIWAVE - w segmencie tworzyw sztucznych

OPTIWAVE firmy KROHNE w zakładach Schwartz GmbH

Dostawca przemysłowych tworzyw sztucznych, firma Schwartz GmbH z Xanten (Niemcy), jest jedną z pierwszych w swoim sektorze, która zdecydowała się zastosować radarowe przetworniki do pomiaru poziomu nowej generacji – OPTIWAVE. Po gruntownych, przeprowadzonych na fabrycznej instalacji testach dwóch urządzeń, OPTWAVE, Ulrich Kottkamp, Dyrektor zakładów Schwartz GmbH, stwierdził krótko: „Jesteśmy bardzo zadowoleni z wyniku testów – obecnie, oba urządzenia pozwalają nam na pomiar poziomu z dokładnością znacznie przekraczającą tą, z jaką musieliśmy mieć do czynienia w przeszłości.”

Schwartz GmbH

Schwartz GmbH jest jednym z wiodących europejskich wytwórców podzespołów maszynowych, wykonywanych z przemysłowych tworzyw sztucznych. Firma zatrudniająca około 150 pracowników – w dwóch zakładach produkcyjnych: w Niemczech i Czechach – konsekwentnie stosuje politykę ciągłego udoskonalania produktu. Na rynku postrzegana jest jako firma pionierska w swym sektorze. Takie wyroby, jak krążki linowe lub koła zębate, wytwarzane z żywic poliamidowych, znajdujące się w obszarze zainteresowań inżynierii mechanicznej, dostarczane są głównie na rynek konstrukcji przemysłowych, a ich zakres rozciąga się od pojedynczych, wykonywanych na zamówienie podzespołów, aż po kompletne – wykonywane „pod klucz” – instalacje i systemy. Jednym z przykładów jest układ kół pasowych, zastosowanych przy konstrukcji wind w berlińskim budynku parlamentu.

OPTWAVE – radarowy miernik poziomu wykorzystuje szersze pasmo

Firma KROHNE wprowadziła na rynek nowy radarowy miernik poziomu typu FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave – fala ciągła modulowana częstotliwościowo) – OPTIWAVE 7300 C – przeznaczony do pomiarów odległości, poziomu i objętości cieczy, past, szlamów i substancji sypkich. W przeciwieństwie do wcześniej stosowanych typów, urządzenie pracuje w poszerzonym paśmie częstotliwości (pasmo K, z częstotliwością zmieniającą się w przedziale 24 – 26 GHz), umożliwiającym uzyskanie znacznie lepszych osiągów w odniesieniu do rozdzielczości, dokładności oraz powtarzalności pomiaru. W fazie projektowej położono szczególny nacisk na to, by urządzenie pozostawało w maksymalnym stopniu niewrażliwe na występowanie w otoczeniu wiązki pomiarowej innych działających urządzeń procesowych (mieszadła), oraz wewnętrznych elementów konstrukcyjnych zbiornika (otworów i króćców wlotowych, rozpórek, zastrzałów, drabin, linii spawu i in.). Wysoka dynamika sygnału zapewnia możliwość wykrywania najmniejszych nawet zmian poziomu w warunkach procesowych. Mocniejszy – łatwiejszy do obróbki – sygnał gwarantuje dokładniejszą, rzeczywistą lokalizację mierzonej powierzchni, niezależnie od jej wzburzenia i obecności piany. Ze szczególną uwagą potraktowano także problematykę sposobu obsługi urządzenia. Instalacja i uruchomienie radarowego miernika poziomu nigdy nie była tak prosta – sprowadzona została do mechanicznego umocowania, podłączenia przewodów i włączenia urządzenia. Po krótkiej serii prostych pytań, generowanych przez oprogramowanie wiodące użytkownika (Wizard setup), urządzenie rozpoczyna ciągły pomiar. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości podczas pracy z urządzeniem, wystarczy odczekać 10 sekund na pojawienie się ekranu pomocy, sugerującego dalszy sposób postępowania.

Aplikacja

Przemysłowe tworzywa sztuczne, w rodzaju żywic poliamidowych, coraz częściej stanowią materiał konstrukcyjny, zastępujący tradycyjnie stosowane metale. Tworzywowe krążki i koła pasowe, stosowane między innymi w sektorze dźwigowym, przyczyniają się do znacznego zmniejszenia zużycia przewodów i lin, powodując tym samym wydłużenie czasu ich użytkowania, co oczywiście przekłada się na mniejsze koszty operacyjne.
Surowcem używanym w firmie Schwartz jest kaprolaktam – substancja o gęstości porównywalnej z gęstością wody. Kaprolaktam dostarczany jest do zakładów produkcyjnych w formie cieczy o temperaturze 90°C (temperatura pokojowa powoduje szybkie zestalanie się i twardnienie substancji), przy pomocy cystern samochodowych. Bezpośrednio z cystern tworzywo przepompowywane jest do zbiorników magazynowych. Dla potrzeb dalszej przeróbki, transport odbywa się wewnątrz zakładu, przy pomocy specjalnych pojemników wyposażonych w układy mieszające. Tworzywo podlega ponadto ogrzaniu do temperatury 120°C. W tej fazie produkcji następuje także dodanie wielu różnych substancji chemicznych – w celu przekształcenia kaprolaktamu w produkt końcowy.
Dwa przetworniki pomiarowe – OPTIWAVE – z przyłączem procesowym DN 80, zamontowane zostały na zbiorniku procesowym o wysokości 2 metrów. Bardzo małe wymiary anteny oraz wysoka rozdzielczość pomiaru sprawiają, że oba urządzenia idealnie nadają się do tego rodzaju aplikacji (stosunkowo mały zbiornik wyposażony w urządzenia mieszające). Kaprolaktam jest substancją o wartości stałej dielektrycznej ok. 8; posiada zatem tego rodzaju własność, która powoduje pochłonięcie znacznej ilości fali radarowej (i odbicie niewielkiej jej części). Wysoka rozdzielczość pomiaru jest więc szczególnie pożądaną cechą urządzenia pomiarowego. W przeszłości w firmie Schwartz polegano głównie na pomiarze poziomu z użyciem mierników pływakowych, co przekładało się na małą wiarygodność wskazań. OPTIWAVE, pracujący ze standardową dokładnością równą ±3 mm, odmienił zupełnie oblicze pomiaru.

Przetworniki radarowe firmy KROHNE wyposażone są w szereg zaawansowanych cech i funkcji, zaprojektowanych specjalnie w celu zapewnienia bezproblemowej pracy w warunkach typowych aplikacji związanych ze zbiornikami procesowymi, wyposażonymi w szybkie mieszacze i związaną z nimi silnie wzburzoną powierzchnią. Wybór opcji menu: „Zbiornik z mieszaczem” (w menu: „Typ zbiornika”) stabilizuje podlegające fluktuacji odczyty pomiaru. Zapamiętane spektrum pustego zbiornika (wraz ze wszystkimi odbiciami od elementów konstrukcyjnych i procesowych – z ich umiejscowieniem i siłą) umożliwia dokładne eliminowanie wszelkich zakłóceń obecnych podczas pomiaru – umożliwiając tym samym precyzyjną i wiarygodną detekcję poziomu substancji w zbiorniku. W przypadku firmy Schwartz, jedna z osób obsługi technicznej, po krótkim przeszkoleniu, samodzielnie uruchomiła oba urządzenia, programując jednocześnie kształt i wymiary zbiornika. W celu uzyskania ustabilizowanego odczytu na wyjściu prądowym, ustalono wartość stałej czasowej na około 10 sekund; tym sposobem uniknięto wpływu obecności mieszaczy (zaburzonej powierzchni cieczy) na sam pomiar. Przykład firmy Schwartz pokazuje, jak łatwo osoba nie posiadająca wcześniejszego doświadczenia w zakresie obsługi urządzeń firmy KROHNE, użyć może cechy Szybkiej Nastawy urządzenia i sprawnie skonfigurować cały punkt pomiarowy. OPTWAVE jest bardzo przyjazny w obsłudze – posiada duży, wygodny wyświetlacz graficzny i cztery piezoelektryczne przyciski obsługi. Wszystkie urządzenia do pomiaru poziomu firmy KROHNE wyposażone są w funkcję komunikacyjną HART i dostarczane wraz z oprogramowaniem PACTware (wyposażonym m. in. w funkcję zapamiętywania i odtwarzania danych pomiarowych). System zastosowany w firmie Schwartz dokonuje pomiaru objętości substancji (w litrach) prezentując wyniki lokalnie oraz w centralnej sterowni (dyspozytorni).

Obecnie, firma Schwartz GmbH kolejno wyposaża w urządzenia OPTIWAVE pozostałe zbiorniki.

KROHNE Polska