Radarsensorer

VEGAPULS-BASIC-radarsensorer måler kontaktløst, kontinuerligt og uafhængigt af medium, proces- og omgivelsesbetingelser.

Hvis man skal holde processer kørende, kræver det niveaumåleteknik, der måler pålideligt under alle forhold, hvad enten det er i vandbehandling, i kemikalietanke, i siloer til bulkmaterialer eller på palle-tank depoter. Der er ikke altid brug for den maksimalt udstyrede løsning, men for den klogeste løsning: én, der på den ene side er kompakt og økonomisk til overvågning af hjælpekredsløb eller standardprocesser og på den anden side er så højpræcis og driftssikker, at alle processer på et anlæg, uanset hvor krævende det enkelte målepunkt er, spiller perfekt sammen.

Det er præcis, hvad VEGAPULS-radarsensorer i BASIC-serien leverer. Siden 2020 har de etableret sig som standard til målepunkter, hvor high-end-teknologi er overdimensioneret, og hvor de er markant bedre end tidligere niveauteknologier som ultralyd.

Men hvorfor vælge kompakte radarsensorer fra VEGA? Fordi de kan mere end blot at være små: gennemprøvet teknologi fra markedslederen inden for radar, gennemtænkte materialer ned i detaljen og pålidelig ydeevne.

Forspring begynder med erfaring

Da VEGA i 2020 for første gang lancerede den nye radarteknologi i BASIC-serien i kompakt udførelse, var idéen klar: Sensorerne var ikke tænkt som en erstatning for PRO-seriens niveaumålere til ekstreme betingelser, men som et gennemtænkt supplement teknisk reduceret til det, der virkelig tæller i standardanvendelser. De skulle sætte standarden for pris og ydelse, pålidelighed og enkelhed, uanset om det gjaldt åbne vandområder, siloer, bassiner eller tanke.

Det er præcis, hvad de gør, og de kan allerede fejre en vigtig milepæl. VEGA-radarenhed nr. 500.000 i BASIC-serien gik for nylig til en førende europæisk producent af bæredygtige byggeprodukter. Her måler en VEGAPULS 31 i siloer præcist ned til 30 meter. Hverken støv, støj eller groft materiale påvirker måleresultatet. Hvor der tidligere var behov for en kompleks og dyr løsning, løser en sensor i dag opgaven og kan monteres på få minutter. Uden specialviden og uden forudsætninger.

Et supplement - ikke en erstatning

De kompakte radarsensorer fra VEGA erstatter ikke den high-end-radarteknologi, som VEGA har været førende med i radarniveaumåling i over 30 år. De supplerer den målrettet, især dér,  hvor tidligere teknologier som ultralyd i stigende grad når deres grænser. Afgørende tekniske innovationer har gjort, at radar i dag ikke blot leverer bedre niveaumålinger, men også er økonomisk konkurrencedygtig. En central rolle spiller 80 GHz-radarchippen, som VEGA har udviklet specifikt til formålet, med en enestående kompakt formfaktor, lavt energiforbrug og optimerede frekvensområder. ”Vores mål var at sætte sensorerne ind præcis dér, hvor ultralyd tidligere dominerede, men med bedre performance og minimal indsats ved udskiftning af eksisterende enheder”, forklarer Jürgen Skowaisa, produktchef hos VEGA: ”Monter, tilslut, færdig.“ Og det er præcis, hvad der er lykkedes. De nye radarsensorer kan monteres på få minutter også på eksisterende ultralydsmålepunkter. Uden omfattende kurser og uden systemomlægning. Og med så stor succes, at VEGA nu helt har indstillet sin egen ultralydsproduktion. Radar er i dag ikke dyrere, men overlegen på alle måder.

Så nemt har Ex aldrig været

VEGA er i øjeblikket den eneste leverandør, der leverer radarniveausensorer med fuldstændigt indstøbte elektroniske komponenter og tilslutningskabler. Det gør det muligt at bruge dem i eksplosionsfarlige områder i zone 1 og 2. Desuden er VEGAs sensorer så robuste, at de er godkendt til både støv- og gas-Ex-applikationer. For brugerne betyder det ingen ekstraomkostninger men enkel installation eller eftermontering. Herunder mulighed for at mindske komponent-footprintet i styreskabet samt besparelse på økonomien i projektplanlægningen.

Skowaisa, som har fulgt udviklingen af sensorsortimentet fra begyndelsen, fortæller: ”I starten havde vi især fokus på [LL1]  vand- og spildevandsbranchen. Men det stod hurtigt klart, at alle brancher, hvor der håndteres væsker eller bulkmaterialer, efterspørger mere økonomiske og samtidig meget pålidelige løsninger til deres perifere anvendelser.” Reduktionen til det væsentlige var ikke et mål i sig selv, men et målrettet svar på kravene, alle de steder hvor ekstreme hygiejnekrav eller SIL-niveau ikke er afgørende, men stabilitet, præcision og enkel integration.

Oversvømmelse? Intet problem.

At radarsensorerne med direkte kabeltilslutning oprindeligt blev udviklet med tanke på krævende vand- og spildevandsanvendelser, ses tydeligt i materialevalget. Den højkvalitets PUR-kabling er kemisk bestandig. Desuden sikrer robuste materialer som PVDF til hus og kabelindføring samt den fuldsvejsede og indstøbte konstruktion maksimal tæthed, selv ved oversvømmelse i dagevis ned til 30 meter. Dermed adskiller VEGA-sensorerne sig markant fra de enklere klikmekanismer andre leverandører bruger. ”Det handlede for os om den samme driftssikkerhed, som kunderne kender fra PRO-seriens enheder,” siger Skowaisa. ”Den kvalitet går igen i hele vores portefølje. Det forventer man af os.”

Mange ekstrafunktioner uden ekstra pris

Et særligt fokus fortjener datatilgængelighed og diagnosemuligheder. VEGAPULS-sensorer tilbyder fra start en omfattende funktionspakke uden ekstra omkostninger. Den gratis VEGA Tools-app muliggør komfortabel opsætning, meget enkel betjening og diagnose via smartphone. Også den praktiske funktion Backup & Restore er integreret som standard og sparer værdifuld tid ved vedligehold og enhedsudskiftning. Til kommunikation og evaluering satser VEGA på enkle, gennemsigtige løsninger uden skjulte licensmodeller eller ekstra software. ”God radarmåleteknik beviser sit værd i hverdagen,” siger Skowaisa. ”Derfor mener vi; Jo simplere des bedre!”

Alt andet end kompliceret VEGAPULS 11, 21, 31 eller C-udgaverne med kabel; Denne BASIC-radarserie har etableret sig som en permanent måleløsning på verdensplan. Selvom fokus først lå på vandsektoren, rakte den nu ind i alle industribrancher, hvor der måles på væsker eller bulkmaterialer. Alle de steder, hvor standardmålepunkter er rygraden i processen og derfor kræver højeste pålidelighed. Til disse opgaver er de såkaldte high-end-sensorer i VEGA-PRO-serien, som er egnede til høje tryk, ekstreme temperaturer eller SIL-anvendelser, ofte overdimensionerede og dermed mindre økonomiske. De kompakte radarsensorer fra VEGA lukker hullet perfekt, reduceret til det væsentlige, bygget til højeste effektivitet og uden kompromiser med kvaliteten. Eller som mange brugere melder tilbage: Bare installer sensoren. Og så skal man ikke bekymre sig mere.

Radarsensorer sikrer en pålidelig spildevandsrensning på rensningsanlægget i Zomergem, Belgien.

Sol, sne og blæst men også kraftig regn og tørkeperioder får kravene til spildevandsanlæg til at stige. Ethvert måleinstrument, der kører uden driftsforstyrrelser, bliver derfor taget imod med åbne arme. Af den grund har Aquafin i flere år været i gang med systematisk at erstatte sine ultralydssensorer med radarsensorer på de belgiske rensningsanlæg, som virksomheden driver.

På et vandrensningsanlæg er driftssikkerhed og nøjagtighed vigtigere end nogensinde. Det kan Aquafin skrive under på. Den belgiske virksomhed er ansvarlig for udvikling og drift af spildevandsinfrastrukturen i en lang række flamske kommuner. Det omfatter 300 rensningsanlæg, 1.947 pumpestationer, lagrings-, klarings- og bundfældningsbassiner samt rørledninger. Eller sagt på en anden måde: Aquafin behandler dagligt op til to milliarder liter spildevand. Samtidig er de konstant på udkig efter nye idéer og tilgange, for eksempel til at fjerne mikroforureninger i rensningsprocessen eller til at bruge skyllede muslingeskaller og mineraler i behandlingen af regnvand.

Operatører af rensningsanlæg står over for mangeartede udfordringer. Ét aspekt er, at klimaforandringer allerede nu gør sig gældende og fører til lange tørkeperioder og ekstreme nedbørshændelser, som resulterer i lokale oversvømmelser. Begge vejrfænomener påvirker rensningen af spildevand, og derfor bliver pålidelige niveaumålinger stadig vigtigere.

Styring af overløbsventil

Indtil for få år siden blev ultralydssensorer oftest anvendt i rensningsanlæg, fordi de var billigere i indkøb. I drift bliver sensorerne imidlertid ofte påvirket af vind, regn, skum eller endda spindelvæv, så måleusikkerheder er dagligdag. Radarmålinger lader sig derimod ikke påvirke af skiftende vejrforhold og slet ikke af edderkopper. For mange operatører i sektoren hører ultralydsteknologien derfor fortiden til.

“Niveaumåling skal til enhver tid være pålidelig og måle nøjagtigt, især under forskellige procesforhold,” beskriver Fabien Cornant fra Aquafins vedligeholdsafdeling om sine krav til måleteknikken. For hvert målepunkt, der kører problemfrit, hjælper det ham og kollegerne i det daglige arbejde. “Tidligere købte vi ultralydssensorer og accepterede deres iboende begrænsninger, alene fordi de var billigere. Men det argument gælder ikke længere takket være VEGA.”

Et blik på Aquafins rensningsanlæg viser radarteknologiens alsidighed. Her blev et overløbsbassin for nogle år siden udstyret med radarsensorer. Valget faldt på VEGAPULS C 21, som arbejder med 80 GHz-teknologi. “Med disse radarmålinger kan vi langt bedre overvåge og styre, hvad der sker i overløbsbassinet” forklarer Cornant. “Afhængigt af det målte vandspejl styres drosselanordningen. På den måde kan vi til enhver tid sikre, at vandet ledes kontrolleret til rensningsbassinet. Radarmålingen tilsluttes måleomformeren VEGAMET, hvor vi kan aflæse meget forskellige værdier. Pumperne styres også via sensoren; her sendes niveausignalet til PLC’en, som igen regulerer gennemstrømningen.”

Alsidig radarmåling

Cornant er også tilfreds med VEGAPULS’ brede anvendelsesområde: “Vi bruger sensorerne forskellige steder, for eksempel til niveaumåling i sneglepumpeværket, af niveauet foran finristen, men også i lager- og slamlagertanke måler en VEGAPULS C 21.” Niveaumålingen i Zomergem bruges desuden til kontinuerlig niveauovervågning, blandt andet i efterklaringstanken. Her aktiveres en ventil via VEGAPULS 31 for at tilføre mere eller mindre vand.

En upålidelig ultralydssensor havde også været installeret i en jernkloridtank, som nu er erstattet af VEGAPULS C 21. Her var især de skiftende temperaturer en udfordring for ultralydssensoren. “Især om sommeren kommer tanktemperaturen nemt over 40 °C. Men også i de kolde måneder gav kondensation måleunøjagtigheder ved ultralydsmålingen,” fortæller Cornant.

Også niveauflydere i anlægget er i mellemtiden blevet erstattet med radarsensorer hos Aquafin. “Flyderne sætter sig ofte fast på grund af belægninger,” lyder Cornants erfaring. “Ofte måtte en tekniker køre ud for at få flyderen fri igen, hvilket gav ekstra vedligeholdelsesomkostninger. VEGAs radarsensor løste problemet.”

Styr på de interne processer

VEGA har nu installeret mere end 100 radarsensorer i forskellige applikationer hos Aquafin. “Radarmåling har forbedret mange aspekter af det interne arbejde på rensningsanlægget,” siger Kris Voet, salgskonsulent hos VEGA i Belgien. “Jo mere kontrol man har over en proces, desto bedre bliver kvaliteten af det rensede spildevand.” Da radarsensorer ikke påvirkes af temperatursvingninger, tåge, vind eller regn, giver det ro i sindet. Takket være 80 GHz-teknologien kan signalet fra VEGAs berøringsfri radarmåling rettes mod mediet med en nøjagtighed ned til få millimeter. “Sensoren udsender via antennesystemet radarsignaler i retning af mediet,” forklarer Kris Voet. “Mediets overflade reflekterer signalerne, som derefter opfanges igen af antennesystemet. Ud fra radarsignalernes scannetid og den indtastede tankhøjde beregner radaren niveauet.” Den smalle sendevinkel sikrer en meget god fokusering, som garanterer driftssikkerhed og målenøjagtighed. “Selv med forhindringer som rør eller pumper, i snævre skakte eller ved belægninger på væggene opstår der ingen støjsignaler I modsætning til ultralydssensorer er det sjældent nødvendigt at undertrykke eller kortlægge interferenssignaler,” fortsætter Voet og beskriver fordelene ved radarteknologien. Niveauer skal ikke blot måles, men også overføres til operatørerne. Også her gælder det enkle princip: VEGAMET-styringerne forsyner de tilsluttede 4 … 20 mA-sensorer, behandler måleværdierne og viser dem – helt uden omfattende programmering. Et stort display til datavisualisering er integreret i det kabinet, som er designet til barske miljøforhold.

Instrumenteringen kan udføre mange forskellige opgaver: pumpestyring, flowmåling i åbne kanaler og overløb, tællere, differens-, sum- og gennemsnitsberegning kan aflæses med et blik, og en overfyldningssikring efter WHG kan også realiseres uden besvær. Spildevandsspecialisterne er også begejstrede for muligheden for at idriftsætte VEGAPULS-radarmålingen via Bluetooth på afstand. “Det er meget praktisk og brugervenligt, og derudover kan en sensor konfigureres sikkert via smartphone,” siger Cornant.

Perspektiv

Aquafin har stadig ultralydssensorer i drift hist og her, men specialisten i spildevandsrensning er bestemt ikke tilfreds med dem. “Vi erstatter systematisk ultralydssensorerne med radarmålinger,” slutter Cornant. “VEGAPULS-radarsensorer er meget kompakte og lette at installere, fås i en IP68-version (til installation i oversvømmelsestruede områder) og er ikke følsomme over for temperaturudsving – de måler pålideligt, selv ved tilsmudsning, belægninger og kondensation. Den brugervenlige fjernopsætning og idriftsættelse sparer også tid og er helt vedligeholdelsesfri. Hvad mere kan man ønske sig?”

Radarsensorer med høj frekvens og dynamik gør overvågningen af niveauer i bulkmateriale mere pålidelig. Med den nye SICK LBR SicWave-serie er målinger i støvfyldte siloer op til 120 meter høje mulige. Dette bliver stadig vigtigere, da nye siloer i industrien, men særligt inden for landbrug og cementindustrien bygges højere, ikke bredere.

Niveauet skal overvåges nøjagtigt for at sikre, at en silo ikke overfyldes, når der leveres materiale eller når den uventet løber tom under produktionen. En lang række radarsensorer bruges til dette formål. Ældre modeller når dog hurtigt deres målegrænser, hvis afstanden til produktet er for stor. Med deres højere radarfrekvens tilbyder den nye serie fra SICK mange flere muligheder for præcis niveaumåling, for eksempel i siloer i cementindustrien.

LBR er en 80 gigahertz radar: Dette er et reelt teknologisk fremskridt til radarovervågning i industrielle miljøer. Ældre modeller af radarsensorer fungerer normalt med 6 eller 26 gigahertz-frekvenser og meget større blændevinkler. Den høje frekvens af radarstrålerne, skaber enorme fordele ved måling i tanke og siloer. Frekvensen øges tredobbelt i forhold til ældre enheder, og det sikrer, at radarstrålens blændevinkel kun er tre grader ved en antennestørrelse på 80 millimeter. ”Det giver sensoren en mere fokuseret strålebane, der frigiver mindre energi til miljøet, og som også gør den meget mere pålidelig over for støvpartikler,” forklarer John Langsted, produktchef for instrumentering hos SICK Danmark.

Den kompakte byggeform med de små procesforbindelser og den fokuserede radarstråle gør det lettere at eftermontere de moderne radarsensorer. Det giver mere teknisk frihed, hvor man ikke skal foretage konstruktionsændringer i siloen eller i gang med dyre recertificeringer.

Sensorerne kan overvåges og serviceres eksternt over en afstand på op til 25 meter ved hjælp af en smartphone og det integrerede WPAN-interface. Dette er en reel fordel, når en sensor i en høj silo er installeret et meget svært tilgængeligt sted. Den praktiske dataforbindelse forbedrer ergonomien for brugeren og sparer frem for alt tid.

Generelt har niveauovervågning af bulkmaterialer sine udfordringer. Siloer kan være fugtige eller indeholde meget støv eller hårde materialer såsom grus, hvilket betyder, at sensorerne skal være meget holdbare. Den fritstående radar fra SICK fungerer pålideligt ved procestemperaturer mellem -40 og +200 grader Celsius og ved tryk mellem -1 og +25 bar. Virkelig bemærkelsesværdig i den nye serie er dynamikken - DC-værdien – som angiver, hvor godt materialet reflekterer radarstråler. Det betyder, at man nu kan måle niveauet af bulkmaterialer i siloen, der tidligere ikke var egnede til måling med radarteknologi.