Radar greift an

Vega stellt neue Füllstandsensoren für Abwassertechnik sowie Digitalisierung vor

31.10.2019 Wohl kein Hersteller von Prozessmessgeräten hat sich derart dem Radar-Messprinzip verschrieben wie das Schiltacher Unternehmen Vega. Jetzt will der Hersteller die nächste Stufe zünden und hat sich vorgenommen, die in der Wasser- und Abwassertechnik beliebten Ultraschallgeräte zu ersetzen. Und mit autonomen Radargeräten soll die Digitalisierung vorangebracht werden.

Mit einer neuen Geräteserie will Vega dem Radar-Füllstandmessprinzp Standardmessaufgaben und preissensible Anwendungen erschließen. Bilder: Redaktion

Mit einer neuen Geräteserie will Vega dem Radar-Füllstandmessprinzp Standardmessaufgaben und preissensible Anwendungen erschließen. Bilder: Redaktion

Die Wachstumskurve ist beeindruckend: 95.000 Radar-Füllstandmessgeräte will Vega bis Ende 2019 verkaufen. Damit hat der Hersteller seine Stückzahl innerhalb von vier Jahren fast verdoppelt.1991 gestartet, produziert das Unternehmen aus dem Schwarzwald inzwischen seit fast 30 Jahren Füllstandmessgeräte nach dem Radarprinzip. Zu den Meilensteinen des Herstellers zählen die Entwicklung eines Zweileiter-Radargeräts im Jahr 1997, die Miniaturisierung der Elektronik, die Einführung der modular aufgebauten Plics-Serie im Jahr 2003 sowie die Fokussierung auf 80-GHz-Geräte seit 2015. „Unser Ziel ist es, immer ein Stückchen mehr zu wachsen als unsere Wettbewerber“, sagt Geschäftsführer Günter Kech. Mit einem Umsatzplus von 8 % scheint dies dem nach eigenen Angaben Weltmarktführer in der Radar-Füllstandmessung auch in diesem Jahr zu gelingen.

Um das Wachstum weiter zu befeuern, hat der bislang auf die Prozessindustrien Chemie, Lebensmittel und Pharma fokussierte Anbieter nun einen weiteren Markt in den Blick genommen: die Instrumentierung der Wasser- und Abwassertechnik. Rund 10.000 Käranlagen gibt es alleine in Deutschland, der Weltmarkt ist enorm. Die Messung der Füllstände in Einlaufbereichen, verschiedenen Reinigungsprozessen und im Ablauf ist dabei nicht nur für die Steuerung der Anlagen essenziell, sondern auch für die Abrechnung – beispielsweise dann, wenn mehrere Gemeinden oder Industriebetriebe an eine Abwasseranlage angeschlossen sind. Deshalb gibt es selbst in kleinen Kläranlagen zahlreiche Füllstand-Messstellen. In großen Anlagen sind es deutlich mehr.

Radar soll Ultraschall-Füllstandmessung in der Wasser- und Abwassertechnik ablösen

Bislang dominieren an diesen Stellen Ultraschallgeräte: Diese messen wie Radarmessgeräte berührungslos, haben gegenüber Letzteren aber bislang einen entscheidenden Vorteil: Sie sind deutlich kostengünstiger. Auch deshalb nehmen die Betreiber von Wasser- und Abwasseranlagen bislang die Limitierungen der Ultraschall-Füllstandmessung in Kauf: Messwertschwankungen aufgrund von Temperaturschwankungen und Gasschichten sowie die Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen. Dazu kommen Störungen aufgrund von Einbauten in Schächten sowie die Anfälligkeit des Messsignals gegenüber Verschmutzungen des Sensors.

Gerade die letztgenannten Problemstellungen lassen sich inzwischen mit dem hochfrequenten und fokussierten Messstrahl von 80-GHz-Radargeräten lösen. Um die Technik nun auch in puncto Kosten gegenüber der Ultraschallmessung wettbewerbsfähig zu machen, hat Vega eine neue Geräteserie entwickelt, die ab 2020 verfügbar sein soll: Auf die drei in der Wassertechnik üblichen Installationsarten abgestimmt, gibt es die Radarsensoren als Kompaktversion mit Anschlusskabel (Vegapuls 11, 21 und 31), in einer Ausführung mit fest angeschlossenem Kabel (Vegapuls C 11, 21, 23) sowie für den Anschluss an ein separates Steuergerät (Vegamet Serie 800), das als Anzeige- und Steuergerät fungiert und zusätzliche Aufgaben übernimmt, wie beispielsweise Pumpensteuerungen, Durchflussmessungen und Summenzähler. Die Geräte können sowohl für Flüssigkeiten als auch für Schüttguter eingesetzt werden. Gegenüber den Prozessmessgeräten des Herstellers wurde der Funktionsumfang reduziert und entfällt der modulare Aufbau, der die unterschiedlichsten Prozessanschlüsse und Varianten ermöglicht. „Dadurch ist es uns gelungen, den entscheidenden Nachteil von Radargeräten gegenüber der Ultraschallmessung zu beseitigen: den hohen Preis“, erklärt Rainer Waltersbacher, Geschäftsführer von Vega.

Neuer Sensorchip ermöglicht preiswerte M+O-Sensoren

Dazu trägt auch ein neu entwickelter Radarchip bei, mit dem nicht nur die Stromaufnahme der Geräte verringert wurde, sondern der es auch erlaubt, die Baugröße weiter zu verkleinern. Drei Millionen Euro hat der Hersteller in die Chipentwicklung investiert. Diese soll sich nicht nur im Massenmarkt der Wasser- und Abwassertechnik auszahlen, sondern bildet auch die Grundlage für völlig neuen Anwendungen: Dazu sollen künftig auch preiswerte M+O-Sensoren (Sensoren, die nicht zu Steuerungszwecken, sondern zur Wartung und Optimierung eingesetzt werden) gehören, die batteriebetrieben völlig autark arbeiten und mit denen sich ganze Sensornetzwerke aufbauen lassen. Diese können in großer Zahl beispielsweise zur Überwachung von Behältern wie IBC eingesetzt werden und dabei helfen, die Logistik von Chemikalien und anderen Flüssigkeiten, beispielsweise in der Lebensmittelherstellung, zu optimieren.

In den neuen Geräten für die Abwassertechnik trägt der 80-GHz-Chip dazu bei, dass mit den Geräten die in solchen Anwendungen üblichen Problemstellungen gelöst werden können: Das Messsignal bleibt weitgehend unbeeindruckt von Anhaftungen, der fokussierte Messstrahl erlaubt es, an Einbauten vorbei zu messen, ohne solche Störungen aufwendig kompensieren zu müssen. Auch der Temperatureinfluss wird eliminiert: Bei Ultraschallgeräten kann es vorkommen, dass die Sonneneinstrahlung auf den Sensor zu erheblichen Ungenauigkeiten führt. „Bei der Füllstandmessung in offenen Gerinnen ist die Genauigkeit wichtig, weil hier schon wenige Millimeter zu großen Abweichungen der daraus berechneten Volumenströme führen können“, verdeutlicht Jürgen Skowaisa, Produktmanager bei Vega. Gemeinsam mit seinem Kollegen Ralf Höll demonstrierte Skowaisa im Rahmen einer Pressekonferenz Ende Oktober eindrucksvoll, wie sich nicht nur Temperaturschwankungen auf die Ultraschallmessung auswirken, sondern auch Veränderungen in der Zusammensetzung von Gasen, die eine zu messende Flüssigkeitsoberfläche überlagern. „Auch deshalb sind wir der Meinung, dass Radar das bessere Ultraschall ist“, konstatiert Höll.

Ex-Schutz in abgestuften Varianten vereinfacht die Dokumentation

Um die neuen Radargeräte robust gegenüber den widrigen Bedingungen in Abwasseranlagen zu machen, hat der Hersteller den Sensor komplett vergossen. Dadurch sind die Geräte auch vor Überflutung geschützt. Zudem vereinfacht sich so auch der Aufwand für den Explosionsschutz: „Die meisten Anwendungen sehen wir in den Zonen 1 und 2. Dafür bieten wir Geräte in der  Zündschutzart Ex m an. Diese erfordert gegenüber der eigensicheren Variante weder eine Ex- Barriere, noch den Nachweis der Eigensicherheit“, erklärt Skowaisa. Für Messungen in Behältern in denen brennbare  Gase vorliegen und die als Zone 0 deklariert sind, gibt es den Sensor aber auch in einer eigensicheren Variante.

Mit Gerätepreisen ab 450 Euro will der Hersteller ab 2020 den Wasser- und Abwassermarkt auf breiter Front für die Radartechnik erschließen. Die hohen Stückzahlen sollen durch eine neue Linienfertigung erreicht werden, für die das Unternehmen derzeit 30 bis 35 Mio. Euro in einen Neubau investiert. Geschäftsführer Günter Kech ist zuversichtlich: „Wir sind überzeugt, dass Radar die Ultraschall-Füllstandmessung in den kommenden fünf Jahren verdrängen wird.“

 

Vision: Autarker Radarsensor für das Internet der Dinge

Sensor, Auswerteelektronik und Batterie der autarken Radarsensoren von Vega sind auf einer Platine untergebracht. Bild: Redaktion

Clemens Hengstler, Produktmanager Digitalisierung, präsentiert den neuen autarken Radarsensor. Sensor, Auswerteelektronik und Batterie sind auf einer Platine untergebracht.

Durch die Digitalisierung der Geschäftsprozesse rechnet Vega mit einem zusätzlichen, stark wachsenden Markt für Füllstand- und Druckmessgeräte. Denn neben den klassischen Absatzmärkten der Prozess-und Fertigungsindustrie werden künftig branchenübergreifend beispielsweise Logistikprozesse durch den Einsatz batteriebetriebener Funksensoren digitalisiert und optimiert werden. „Wir haben die Vision, dass zukünftig jeder Behälter und jeder Tank einen digitalen Zwilling in der Cloud haben wird, für den der Füllstand über das Web abgerufen werden kann“, sagt Clemens Hengstler, Produktmanager Digitalisierung bei Vega. Für solche Anwendungen hat der Hersteller einen autarken Radarsensor, „Aura“,  entwickelt, der in einem cremedosenförmigen Kunststoffgehäuse untergebracht, beispielsweise auf Kunststoffbehälter einfach aufgeklebt werden kann. Je nach Messfrequenz kann das IoT-Gerät bis zu zehn Jahre lang Füllstände messen und per Funkkommunikation in die Cloud übermitteln. Damit lässt sich der Sensor beispielsweise auch in der neuen Namur Open Architecture als sogenannter M+O-Sensor nutzen. Konkret hat der Hersteller bereits die Überwachung von Intermediate Bulk Containern, kurz lBC, im Blick. Die Geräte sollen ab Mitte 2020 verfügbar sein. „Das ist nur eine von vielen möglichen künftigen Anwendungen“, schätzt Geschäftsführer Rainer Waltersbacher: „Der Markt ist riesig, und wir haben nur eine ungefähre Ahnung, wie viele Anwendungen es für solche Sensoren geben kann.“

Heftausgabe: November/2019
Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK

Über den Autor

Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK
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