PVC-Pulver sicher messen – auch bei Staub und Frost

PVC-Pulver zählt zu den anspruchsvolleren Schüttgütern in der chemischen Industrie. Fein, stark staubend, elektrostatisch aufladend und mit einem niedrigen DK-Wert von 1,6 bis 2,0 stellt es hohe Anforderungen an die Messtechnik.

Bei der folgenden Anwendung suchte ein Anlagenbetreiber aus Osteuropa für eine bestehende Anlage eine zuverlässige Lösung zur Füllstand- und Grenzstanderfassung, die sowohl den ATEX-Anforderungen als auch den örtlichen Umwelteinflüssen dauerhaft gewachsen ist. 

Gerade im Winter herrschen dort regelmäßig starker Frost, Eis und Schnee. Sensorik muss unter diesen Bedingungen präzise, mechanisch robust und temperaturfest arbeiten. Wartungseinsätze, insbesondere auf der Brücke über den Silos, sollen auch aus sicherheitstechnischen Gründen auf ein Minimum reduziert werden.

Gefragt sind daher wartungsarme Messlösungen, die auch unter rauen Umwelt- und Prozessbedingungen zuverlässig funktionieren. In enger Zusammenarbeit mit dem Betreiber wurde dazu eine mehrstufige Testphase durchgeführt.

Bevor wir auf die einzelnen Messaufgaben eingehen, lohnt sich ein Blick auf die grundsätzlichen Rahmenbedingungen dieser Anwendung:

• sehr feines, zeitweise fluidisiertes Schüttgut mit niedrigem DK-Wert
• starke Staubentwicklung in hohen, schlanken Silos
• Anhaftungen und elektrostatische Aufladung
• ATEX-Zone 20 und 21
• Ganzjahresbetrieb bei Silodachmontage mit Temperaturschwankungen, Frost und Schnee 

Wie sich diese Herausforderungen in der Praxis lösen lassen, zeigen zwei konkrete Messaufgaben aus derselben Anwendung.

Messaufgabe 1
Kontinuierliche Füllstandsmessung in PVC-Pulver 

Ausgangssituation: In 22 Meter hohen Stahlsilos kamen zuvor Radarsensoren eines anderen Herstellers zum Einsatz. In der Praxis lieferten sie jedoch schwankende und unzuverlässige Messwerte. Ursache war vermutlich der sehr niedrige DK-Wert des PVC-Pulvers, der in Kombination mit der staubigen Atmosphäre zu einer unzureichenden Radarreflexion führte.

Gesucht wurde daher ein wartungsfreier Sensor, der auch unter diesen Bedingungen konstante Messergebnisse liefert.

Individuell angepasster Drehflügelmelder und elektromechanisches Lotsensor sichern zuverlässig Füllstandmessung und Überfüllüberwachung

Lösung: NivoBob® NB 3200 in Bandausführung

Der elektromechanische Lotsensor wird zur kontinuierlichen Füllstandsmessung in Lagersilos unterschiedlichster Schüttgüter eingesetzt. Das einfache und robuste Messprinzip macht ihn in der Praxis zu einem bewährten Multitalent, insbesondere bei Feststoffen mit niedrigem DK-Wert.

Ein Fühlgewicht wird an einem Band bis zur Materialoberfläche abgesenkt und anschließend wieder in die obere Endlage zurückgeführt. Die ermittelte Bandlänge entspricht dem Füllstand und wird als analoges Signal ausgegeben. Zusätzlich stehen Modbus- und Profibus-Schnittstellen zur Verfügung.

Entscheidend für diese Anwendung ist der integrierte Bandreiniger. Er streift PVC-Staub nach jeder Messung zuverlässig vom Messband. Dadurch wird das Eindringen von Staub in die Mechanikkammer verhindert und eine Verunreinigung weitestgehend vermieden.

Mechanik- und Elektronikkammer des NivoBob^® sind zwar hermetisch voneinander getrennt, die Bandeinheit, die in die Mechanikkammer führt, ist jedoch konstruktionsbedingt nicht hermetisch ausgeführt. Aufgrund des stark fluidisierenden Materials sowie des unter bestimmten Prozessbedingungen entstehenden Überdrucks während der Befüllung wurde ein vorhandener Druckluftanschluss genutzt. Gelegentliche Luftspülungen des Mechanikraums sorgen für zusätzlichen Schutz und gewährleisten einen langlebigen, zuverlässigen Betrieb.

Zusätzliche Sicherheit bietet die integrierte Heizung, welche die Gehäusekammern vor Feuchtigkeit durch Kondensatbildung und einhergehendem Frost schützen.

Ergebnis: Stabile und reproduzierbare Füllstandswerte ohne Wartungsaufwand, auch bei staubiger Atmosphäre, anhaftendem Material und Schüttgütern mit niedrigem DK-Wert.

Warum der NB 3200 hier überzeugt:

• zuverlässige Messung bei staubiger Atmosphäre, Anhaftungen und niedrigem DK-Wert
• Bandausführung bis 40 m
• ATEX II für Zone 20/21
• Flansch DN100 PN16 – schneller Austausch ohne Umbau der Anlage
• Fühlgewicht aus PVC mit Stachel, besonders geeignet für feines Schüttgut
• integrierte Gehäuseheizung bis −40 °C
• Ausführung für erhöhten Prozessüberdruck

NivoBob^® NB 3200 in Bandausführung

Messaufgabe 2
Grenzstanderfassung / Überfüllüberwachung

Ausgangssituation: Für die Überfüllsicherung setzte der Betreiber bislang Schwinggabeln eines anderen Herstellers ein. Im täglichen Betrieb zeigte sich jedoch ein wiederkehrendes Problem:

• feines PVC-Pulver neigt zu starker Anhaftung
• schlechtes Fließverhalten
• monatliche Reinigungsintervalle, da blockierte Schwinggabeln keine sicheren Signale mehr lieferten
• Reinigung besonders aufwendig, da Sensorpositionierung oben auf der Brücke der Silos
• Instandhaltung im Winter zusätzlich erschwert durch Kälte, Schnee und Eis

Gesucht war daher ein Grenzstandsensor, der auch bei Anhaftungen zuverlässig arbeitet – und regelmäßige Reinigungen überflüssig macht.

Lösung: Rotonivo® RN 3002 mit Rohrverlängerung

Der Drehflügelmelder RN 3002 mit Rohr wird in Lager- und Prozessbehältern überwiegend als Vollmelder eingesetzt. Das Messprinzip arbeitet unbeeinträchtigt von Staubentwicklung und Anhaftungen und eignet sich daher ideal für den Einsatz in PVC-Pulver. 

Für die optimale Ausrichtung des Drehflügelmelders wurde in der Testphase zur Höhenverstellung eine Verschiebemuffe eingesetzt, um die ideale Einbautiefe zu ermitteln. Die Rohrverlängerung konnte so individuell an die Silogeometrie angepasst werden, sodass der Schaltpunkt exakt an der gewünschten Position liegt.

Dank der einstellbaren Sensibilität des Drehflügels ließ sich der Sensor präzise auf die Materialeigenschaften des herausfordernden PVC-Pulvers im Bereich des Schüttkegels abstimmen und trägt so zuverlässig zur Vermeidung von Überfüllungen bei.

Drehflügel und Rohrverlängerung bestehen aus Edelstahl und sind damit dauerhaft gegen die abrasiven Eigenschaften von PVC-Pulver geschützt. Auch bei langfristigem Einsatz bleibt der Sensor mechanisch stabil und zuverlässig.

Warum der RN 3002 hier überlegen ist

Im Gegensatz zu Schwinggabeln bleibt der Drehflügel auch dann funktionsfähig, wenn Material am Flügel anhaftet. Blockaden treten nicht auf, wodurch regelmäßige Reinigungen entfallen. Gleichzeitig sorgt die robuste Edelstahlausführung dafür, dass abrasive Einflüsse des PVC-Pulvers Funktion und Lebensdauer des Sensors nicht beeinträchtigen.

Rotonivo^® RN 3002 mit individuell anpassbarer Rohrverlängerung bis 4000 mm für präzise Schaltpunktdefinition

Besonderheiten des individuell konfigurierten Drehflügelmelders:

• doppelseitiger Klappflügel für beengte Prozessanschlüsse und Materialien mit niedrigem Schüttgewicht
• senkrechte Rohrverlängerung und Ausleger aus Edelstahl
• Auslegerlänge 2800 mm (Edelstahl 1.4305) – bis zu 4000 mm möglich
• zusätzliches Lager am Rohrende für hohe mechanische Stabilität
• ATEX-Zulassung für Zone 20 / 21
• Prozessüberdruck bis 5 bar
• Gewindeanschluss G 1 ½" aus Edelstahl – für einfache Nachrüstung in bestehenden Anlagen
• integrierte Gehäuseheizung bis −40 °C

Funktionale Features:

• einstellbare Sensibilität zur Anpassung an die Materialeigenschaften 
• einstellbare Zeitverzögerung am Signalausgang
• umschaltbare Schaltlogik (Fail Safe High / Fail Safe Low)
• Höhenverstellung für variable Einbautiefe
• Laufüberwachung

Ergebnis: Zuverlässige Überfüllsicherung ohne monatliche Reinigung und ohne riskante Wartungseinsätze im Winter.

„Während der gesamten Testphase – und auch darüber hinaus – haben die Sensoren äußerst präzise gemessen. Die Messwerte wurden bei Befüllung und Entleerung eng überwacht und mehrfach manuell überprüft. Alle Messungen haben exakt gepasst. Auffälligkeiten, wie wir sie von früher kannten, sind nicht mehr aufgetreten. Für diese Anwendung sind das die besten Geräte, die wir einsetzen können“,
bestätigte uns der Anlagenbetreiber.

Fazit: PVC-Pulver verlangt Messtechnik, die auch unter realen Prozess- und Umweltbedingungen stabil arbeitet. Mit dem NivoBob^® NB 3200 für die kontinuierliche Füllstandsmessung und dem Rotonivo^® RN 3002 für die Grenzstanderfassung, setzt der Anwender auf praxisbewährte, robuste Lösungen, die Staub, Anhaftungen, Frost und ATEX-Anforderungen souverän meistern.

Die Folge: stabile Prozessabläufe, hohes Vertrauen in die Messwerte und eine deutliche Zeitersparnis durch den Wegfall regelmäßiger Wartungsarbeiten.

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