Füllstandmessung in einer schweizerischen Getreidemühle
Am Anfang war die Kleie
Die Abläufe in der größten Getreidemühle der Schweiz sind komplex - jeder Verarbeitungsschritt, jede Zwischenlagerung und jede ausgelieferte Produktmenge wird bei Swissmill akribisch erfasst und verrechnet. Möglich machen dies Füllstandsensoren, deren Messwerte die Basis für die sichere Erfassung der Produktströme liefern.
Bild: Vega Grieshaber KGDas Kornhaus an der Limmat strahlt weit über Zürich hinaus und ist mit seinen 118m der höchste Getreidespeicher der Welt. Dabei ist die unmittelbare Stadtnähe der Swissmill aus Produktionssicht eine besondere Herausforderung. "Zum einen müssen wir besonders auf die Geräuschemissionen achten, zum anderen ist der Platz beschränkt. Eine Anlagenerweiterung ist nicht ohne weiteres möglich", erklärt Karl Dahlke, Leiter der Mehlsilos und der Loselogistik bei Swissmill. Dabei kann Dahlke der beengten Situation durchaus Positives abgewinnen: "Das regt die Phantasie an, wenn es darum geht, das Beste aus den Anlagen herauszuholen." Und herausgeholt wird bei Swissmill eine Menge: Jeden Tag werden 1.000t Getreide verarbeitet, die zum größten Teil per Bahn durch die Stadt direkt aufs Gelände geliefert werden. 80 bis 90% des Brotgetreides stammen aus der Schweiz, Mais kommt aus Italien, Durum aus Frankreich oder sogar aus Kanada. Hafer wird dagegen eher aus Norddeutschland und Schweden geliefert. Dabei sind 20% des Getreides in Bioqualität, das wiederum in separaten Silozellen gelagert wird. Der größte Teil der verarbeiteten Mehle, Grieße oder Flocken wird anschließend in Großbäckereien, in der Nudelverarbeitung oder in Stärkefabriken verarbeitet, die meist in der Schweiz beheimatet sind. Wesentliches Ziel der Produktion sind reibungslose Abläufe und das Thema Energiesparen. Beides geht manchmal Hand in Hand: Die Abläufe im Werk wurden so verändert, dass man einen Bearbeitungsschritt weniger als die meisten anderen Getreidemühlen benötigt. Alle Produktströme werden überwacht. Dabei arbeitet man eng mit den Kunden zusammen.
Bild: Vega Grieshaber KGRadarfüllstandmessung mit 80GHz
Aus Sicht der Füllstandmessung sind Mehle alles andere als einfach zu messen. Zum einen staubt es bei der Befüllung und die Staubwolke setzt sich nur sehr langsam im Silo. Zum anderen unterscheiden sich die schätzungsweise 120 verschiedenen Mehle alle etwas in ihrer Dielektrizitätskonstante. Im Sommer, also wenn das Getreide trocken wird, ist es noch schwieriger, weil die Konstante noch einmal sinkt. Am schlimmsten, da sind sich Dahlke und sein Stellvertreter Simon Rochat, einig, ist Kleie zu messen: "Die hat im Sommer nur noch einen Epsilon-Wert von 1,4." Dass diese zudem auch noch in einem sehr schlanken 20m hohen Stahlbetonsilo gelagert wird, erschwert eine exakte Füllstandmessung noch einmal. Aber: "Ohne dieses Produkt würden wir vielleicht nicht so gut mit Vega zusammen arbeiten", ist Mario Keller, Leiter Elektrischer Unterhalt bei Swissmill, überzeugt. "Ich werde nie vergessen, wie damals vor 17 Jahren ein Vega-Techniker zu uns kam, die Messsituation mit der Kleie analysierte und uns erklärte, dass wir das Problem vollkommen anders angehen müssten. Einige Monate später wurde ein neues Gerät, damals noch ein Vegaflex mit einer angepassten Software, installiert und diese lieferte tatsächlich zuverlässige Messwerte." Seitdem ist Vega als Problemlöser anerkannt und im Werk bei der Füllstandmessung gesetzt. Im Laufe der Jahre wurden immer wieder neue Sensoren getestet. Eine Schwierigkeit lag früher zum Beispiel darin, dass sich bei der geführten Mikrowelle hin und wieder das Seil aufdröselte und sich darin ein Korn verfing. Diese Stelle erzeugte dann ein falsches Messsignal. Inzwischen wurde dieser Messgerätetyp durch das Radarfüllstandmessgerät Vegapuls 69, das mit einer Frequenz von 80GHz arbeitet, ersetzt. Da dies berührungslos misst und auch durch starke Staubwolken sicher detektieren kann, verlaufen die Messungen inzwischen reibungslos. "Man muss allerdings sagen, dass seitdem wir mit Vega zusammen arbeiten, Messunsicherheiten nie ein wirkliches Problem darstellen, weil sich Vega immer verantwortlich fühlt und uns ernst nimmt", erklärt Keller. Überall im Werk wird der Füllstand gemessen. Dabei kommen die unterschiedlichsten Gerätetypen zum Einsatz. So arbeiten bei der Annahme von Weizen 137 kapazitive Sonden des Typs Vegacap 63. Füllstandsensoren werden aber auch zur Prozessregelung eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Futtermitteln. Bei deren Pelletierung ist es nötig, dass das Vordepot immer gefüllt ist, damit später die Dichte bei den Pellets stimmt. In der Überlaufzelle in der Pelletierung ist man daher auf ein zuverlässiges Messsignal angewiesen, da je nach Füllstand weitere Zellen geöffnet werden oder nicht. Wenn die Zelle überläuft, schließen die Dosierer. Im letzten Schritt werden die Mühlen sogar abgeschaltet. Hier benötigen die Prozessplaner ein 100%ig genaues Signal, da sonst der gesamte Produktionsplan aus dem Ruder läuft. Immerhin werden hier bis zu 200t pro Tag verarbeitet.
Bestände der Kunden managen
Eine besondere Aufgabe kommt der Füllstandmesstechnik bei der Bestandsmessung zu. Dabei wird nicht nur der Füllstand in den insgesamt 200 eigenen Getreidesilozellen gemessen, sondern die Züricher betreiben weitere 150 Silos ihrer Kunden. "Wir schauen dank der Vega-Technik direkt in die Silos der Kunden hinein und lösen bei Bedarf eine Bestellung aus. Damit übergeben die Unternehmen die Verantwortung für ihr Rohstoffmanagement an uns", beschreibt Dahlke die Aufgabe. Angefangen hatte es mit der Anfrage eines Teigverarbeiters, der seine Mengen und Fahrten genauer planen und vor allem die Bestellungen automatisieren wollte. "Wir haben zusammen mit Vega zunächst eine unserer eigenen Bäckereien mit dem Vega Inventory Management-System ausgerüstet und dies getestet. Das war so überzeugend, dass dieses System auch bei unserem Kunden installiert wurde." Das ist nun 16 Jahre her, heute arbeiten etwa 15 Unternehmen mit dem VMI-System. Dabei handelt es sich um eine webbasierte Software zur Datenerfassung und Visualisierung von Füllstanddaten, beispielsweise in Lagertanks und Silos. Dadurch wird eine optimale Logistik von Rohstoffen vom Lieferanten bis zu der Produktionseinrichtung ermöglicht.
Bild: Vega Grieshaber KGRadarfüllstandmessung mit 80GHz
Aus Sicht der Füllstandmessung sind Mehle alles andere als einfach zu messen. Zum einen staubt es bei der Befüllung und die Staubwolke setzt sich nur sehr langsam im Silo. Zum anderen unterscheiden sich die schätzungsweise 120 verschiedenen Mehle alle etwas in ihrer Dielektrizitätskonstante. Im Sommer, also wenn das Getreide trocken wird, ist es noch schwieriger, weil die Konstante noch einmal sinkt. Am schlimmsten, da sind sich Dahlke und sein Stellvertreter Simon Rochat, einig, ist Kleie zu messen: "Die hat im Sommer nur noch einen Epsilon-Wert von 1,4." Dass diese zudem auch noch in einem sehr schlanken 20m hohen Stahlbetonsilo gelagert wird, erschwert eine exakte Füllstandmessung noch einmal. Aber: "Ohne dieses Produkt würden wir vielleicht nicht so gut mit Vega zusammen arbeiten", ist Mario Keller, Leiter Elektrischer Unterhalt bei Swissmill, überzeugt. "Ich werde nie vergessen, wie damals vor 17 Jahren ein Vega-Techniker zu uns kam, die Messsituation mit der Kleie analysierte und uns erklärte, dass wir das Problem vollkommen anders angehen müssten. Einige Monate später wurde ein neues Gerät, damals noch ein Vegaflex mit einer angepassten Software, installiert und diese lieferte tatsächlich zuverlässige Messwerte." Seitdem ist Vega als Problemlöser anerkannt und im Werk bei der Füllstandmessung gesetzt. Im Laufe der Jahre wurden immer wieder neue Sensoren getestet. Eine Schwierigkeit lag früher zum Beispiel darin, dass sich bei der geführten Mikrowelle hin und wieder das Seil aufdröselte und sich darin ein Korn verfing. Diese Stelle erzeugte dann ein falsches Messsignal. Inzwischen wurde dieser Messgerätetyp durch das Radarfüllstandmessgerät Vegapuls 69, das mit einer Frequenz von 80GHz arbeitet, ersetzt. Da dies berührungslos misst und auch durch starke Staubwolken sicher detektieren kann, verlaufen die Messungen inzwischen reibungslos. "Man muss allerdings sagen, dass seitdem wir mit Vega zusammen arbeiten, Messunsicherheiten nie ein wirkliches Problem darstellen, weil sich Vega immer verantwortlich fühlt und uns ernst nimmt", erklärt Keller. Überall im Werk wird der Füllstand gemessen. Dabei kommen die unterschiedlichsten Gerätetypen zum Einsatz. So arbeiten bei der Annahme von Weizen 137 kapazitive Sonden des Typs Vegacap 63. Füllstandsensoren werden aber auch zur Prozessregelung eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Futtermitteln. Bei deren Pelletierung ist es nötig, dass das Vordepot immer gefüllt ist, damit später die Dichte bei den Pellets stimmt. In der Überlaufzelle in der Pelletierung ist man daher auf ein zuverlässiges Messsignal angewiesen, da je nach Füllstand weitere Zellen geöffnet werden oder nicht. Wenn die Zelle überläuft, schließen die Dosierer. Im letzten Schritt werden die Mühlen sogar abgeschaltet. Hier benötigen die Prozessplaner ein 100%ig genaues Signal, da sonst der gesamte Produktionsplan aus dem Ruder läuft. Immerhin werden hier bis zu 200t pro Tag verarbeitet.
VEGA Grieshaber Instruments GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 3 2018 - 01.03.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
