Laser-Volumenstromsensoren sorgt für die richtige Menge Eisenspäne

Der Baustoff Beton erfreut sich derzeit einem Imagewandel. Denn der Trend geht weg vom tristen Grau. So bietet die Business Unit Inorganic Pigments von Lanxess Architekten und Betonverarbeitern eine Palette von über 100 Farbtönen. Dabei setzt der Spezialchemie-Konzern in seinem Werk in Krefeld-Uerdingen zur Prozessoptimierung bei der Materialzufuhr von hochwertigen Eisenspänen fünf Laser-Volumenstromsensoren Bulkscan LMS511 von Sick ein.

Aus dem Rohstoff werden in einem Oxidationsprozess sowie in einem chemischen Fällungsverfahren Farbpigmente gewonnen. Dazu müssen die Eisenspäne zu den einzelnen Verarbeitungsstationen transportiert werden. Dies geschieht über Förderbänder. Die Späne werden gemahlen, gesiebt und hinsichtlich der geplanten Farbe sortiert oder gemischt, zwischengelagert und schließlich per Oxidation zu Farbpigmenten in Pulverform verarbeitet.

Bei der Transformation legen die Eisenspäne lange Wege über Förderbänder zurück. Bei der Anlagenplanung wichtig, die einzelnen Prozess- und Verarbeitungsschritte optimal aufeinander anzupassen. Nur so lässt sich die optimale Auslastung der Anlagen gewährleisten. Das bedeutet im Schüttgut-Förderprozess, dass die dem Förderband folgende Anlage die geförderte Menge des Förderguts aufnehmen und verarbeiten kann. Wenn die Menge des Schüttguts die Aufnahmekapazität der nachfolgenden Stufe überschreitet, kommt es zu Überfüllung und Materialstau, was letztendlich ein Stillstand der Anlage bedeutet. Darüber hinaus können Maschinen und Förderbänder Schaden nehmen, was zu einer längeren Stillstandzeit führt.

„Wir möchten einerseits wissen, welche Menge, welches Volumen auf dem Transportband gerade befördert wird, um die Anlage nicht zu überlasten.“ erklärt Achim Eumes, Process Control Technology Inorganic Pigments, Lanxess Deutschland. „Wir haben Aggregate, die können aufgrund der Auslegung weniger fördern als vorgelagerte Anlagenabschnitte. Über den Laser-Volumenstromsensor messen und steuern wir das Volumen, damit die Anlage nicht verstopft. Andererseits können wir darüber den Dosierstrom vernünftig über den Tag regeln und haben letztendlich ein Gefühl für die Auslastung der Anlage.“ Eumes beschreibt die Prozesssteuerung so: „An zwei Stellen haben wir einen klassischen Regelkreis. Der Bulkscan liefert uns den aktuellen Ist-Wert, die aktuelle Menge, die auf dem Band gefördert wird. An bestimmten Stellen wird zusätzlich über Sollwerte geregelt.“ Die Messung liefere den Ist-Wert und der Regler passe dann die Wunschmenge über die Drehzahl der ersten Förderschnecke an. „Somit kommt man auf einen konstanten Förderstrom.“

„Wir haben ein berührungsloses Messprinzip gesucht“, schildert Eumes die Ausgangssituation. „Es ist jedoch für ein optisches Gerät eine Herausforderung, in so einer Umgebung zu arbeiten, das heißt die dunkle Eisenspanmasse auf dunklem Band zu detektieren und das unter schwierigen Lichtverhältnissen.“ Die ultraschnelle Sampling-Technologie von Sick ermöglicht hochpräzise Lasermessung unter praktisch allen Witterungs- und Umgebungsbedingungen. Die 5-Echo-Technologie ist für Anwendungen geeignet, in denen dynamische Objekte unter veränderlichen oder widrigen Bedingungen zuverlässig detektiert werden müssen. Auch bei Anwendungen, in denen schlechte Sichtverhältnisse herrschen, wie zum Beispiel in Tunneln oder Minen. Neben hervorragender Sicht selbst bei ungünstigen Witterungsbedingungen sorgt die 5-Echo-Technologie auch für maximale Genauigkeit.

Die Laserscanner sind im Werk Krefeld Uerdingen an fünf Stellen über dem Transportband montiert und messen kontinuierlich mittels Laserpulsen das Höhenprofil des darunter verlaufenden Eisenschrotts. Die Laserstrahlung ist hierbei augensicher und entspricht der Laserklasse eins. Das Besondere an diesem Aufbau ist das robuste Erfassen des Höhenprofils auch bei Störgrößen wie Schüttgutnebel oder Staub. Ermöglicht wird dies durch neue Signalauswertungstechnologien, die unter der Vielzahl an Echos das korrekte Höhenprofil-Signal sicher herausfiltern können. Die Software-Algorithmik ermittelt aus den verschiedenen reflektierten Laserpulsen sicher das richtige Signal. Durch schnelle Scanfrequenzen von bis zu 75 Hertz und schnellen Ansprechzeiten wird sowohl eine maximale Auflösung des Höhenprofils – und damit eine hohe Messgenauigkeit –erzielt als auch die Messung von schnellen Transportbändern mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 Metern pro Sekunde ermöglicht. aru