Kurze Analyse zur Auswahl von Niveauschaltern in Mühlen zur Mehlverarbeitung

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　Vorwort: Mit der Steigerung des Automatisierungsgrades in Mühlen zur Mehlverarbeitung wird die wissenschaftliche Auswahl von Mess- und Steuergeräten für den Produktionsprozess immer wichtiger. Der Verarbeitungsprozess in der Mühle umfasst: Nachdem das Rohmaterial Weizen in die Fabrik geliefert wurde, wird er von Unreinheiten befreit und 24 Stunden lang eingeweicht. Anschließend wird er in die Verarbeitungsräume gebracht, wo er weiterverarbeitet wird – dabei werden die Schalen entfernt und der Weizen zu Mehl gemahlen. Das entstandene Mehl wird anschließend in Lagerhallen gelagert oder verpackt. In den Lagerbehältern für Weizen, in den Mehllagern sowie in den Behältern zur vorläufigen Verpackung muss die Menge des Materials stets kontrolliert werden, um einen reibungslosen Produktionsablauf zu gewährleisten. Inländische Mehlfabriken wählen derzeit für die Füllstandssensoren eine Vielzahl unterschiedlicher Marken – die Qualität dieser Sensoren variiert stark. Aufgrund von Fehlern bei den Füllstandssensoren kommt es häufig zu falschen Anzeigen des Füllstands, was wiederum zu Produktionsstoppungen führt. Wie Mühlen wissenschaftlich und rational Messschalter für den Füllstand auswählen, ist ein weit verbreitetes Problem in der Branche. Dieser Artikel bietet anhand der spezifischen Anforderungen bei der Nutzung in Mühlen sowie einer vergleichenden Analyse der wichtigsten Messschalter im In- und Ausland Hilfe und Orientierung bei der Auswahl solcher Schalter für Mühlen. http://www.jiweimeter.com/uploads/image/20181112/1542012634.png　Stahlbehälter für Rohstoffe　　　　　　　Behälter für Weizenzement　　　　　Füllstandssensor für Zementbehälter　　Aktueller Stand der Anwendungs technologie von Füllstandssensoren　　Derzeit werden in den Rohstofflagerhallen von Mehlfabriken (Weizen) sowie in den Lagerhallen für Fertigprodukte (Mehl) am häufigsten Drehzahlmessende Füllstandssensoren sowie RFID-basierte Füllstandssensoren eingesetzt. Radarsensoren und Ultraschall-Füllstandssensoren finden ebenfalls in geringerem Maße Anwendung. 　　Aufgrund ihrer niedrigen Kosten und einfachen Installation wurden Schwingungsbasierte Füllstandsschalter in früheren Zeiten von vielen Herstellern geschätzt. Doch viele Hersteller stellten nach dem Einsatz von Drehhemmschaltern für die Füllstandserfassung fest, dass deren Motoren leicht beschädigt wurden, was dazu führte, dass sie nicht mehr ordnungsgemäß funktionierten. Dadurch wurde die Produktivität beeinträchtigt – manchmal sogar kam die Produktion völlig zum Stillstand ； Außerdem kann es aufgrund der enthaltenen Schmierstoffe für bewegliche Teile dazu kommen, dass die Materialien in den Lagerräumen für Rohstoffe, gemahlene Getreidearten sowie fertige Produkte verschmutzt werden – was zu wirtschaftlichen Verlusten führt. 　　Aufgrund der unterschiedlichen Feuchtigkeit des Weizens nach der Befeuchtung sowie der Feuchtigkeit des Mehls ändert sich die Dielektrizitätskonstante ständig. Dies kann dazu führen, dass die RF-Admittanz-Schalter zur Messung des Füllstands nicht ordnungsgemäß funktionieren ； Außerdem weist der Sensor des RF-Admittanz-Schichtmessers eine eingebettete Bauweise auf (lang und dünn), was dazu führen kann, dass der Sensor verbogen oder gebrochen wird. Dadurch wird das RF-Admittanz-Schichtmesser beschädigt, was die normale Produktion beeinträchtigt. 　　Radar-Levelmesser erweisen sich zwar bei der Messung in Rohstofflagern als gut, sind aber aufgrund ihres hohen Preises nicht wirtschaftlich ； Ultrasonische Füllstandsschalter sind preisgünstig, doch aufgrund des hohen Staubgehalts in Mehlfabriken liefern sie bei der Messung im Endlager oft ungenaue Werte, was zu Fehlmeldungen führt. 　　Wie man bei der Messung des Füllstandes in Mühlen geeignete Füllstandsschalter auswählt, um eine sichere und zuverlässige Lagerung der Rohstoffe zu gewährleisten sowie eine kontinuierliche und stabile Produktion sicherzustellen, ist eine dringend zu lösende Herausforderung für Mühlen. 　　Anforderungen an die Technologie der Füllstandsschalter: Um einen langfristig effizienten, sicheren und stabilen Betrieb der Automatisierungssysteme in Mühlen zu gewährleisten, die Produktivität zu steigern, Personalkosten zu sparen und die wirtschaftlichen Vorteile der Mühlen so weit wie möglich zu erhöhen. Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Herstellungsprozesse in der Mühle müssen die Anforderungen an die Auswahl der Schwellensensorik wie folgt erfüllt werden: (1) Lebensmitteltauglichkeit. Da Mehl Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen hat, muss bei der Auswahl der Füllstandssensoren darauf geachtet werden, dass sie für den Einsatz in Lebensmittelindustrien geeignet sind. Das bedeutet, dass die Sensoren keine Teile enthalten dürfen, die sich bewegen können, und dass das Material der Sensoren mindestens aus 304-Edelstahl bestehen muss. Zudem muss die Oberflächenrauhigkeit unter 0,8 μm liegen. 　　(2) Hohe Zuverlässigkeit. Der Verarbeitungsprozess des Mehls umfasst mehrere Schritte: die Aufnahme der Rohstoffe, deren Lagerung und Reinigung, die Mahlung des Weizens, die Nachbehandlung des Mehls sowie das Verpacken, Lagern und Ausliefern der Endprodukte und Nebenprodukte. Die Bedingungen während dieses Prozesses sind recht komplex. Daher müssen die ausgewählten Level-Sensoren hohe Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen – sie dürfen keine Fehlalarme auslösen, sollten gegen Störungen widerstandsfähig sein, nicht durch anhaftende Stoffe beeinträchtigt werden, eine gute Leistung bieten und außerdem eine lange Lebensdauer haben. 　　(3) Staubexplosionsschutz. Im Produktionsprozess von Mehl entsteht eine große Menge an Staub. Wenn dieser Staub in der Luft schwebt und eine explosionsfähige Konzentration erreicht, kann er bei Berührung mit Flammen, Funken, Bogenstrahlen oder bei einer bestimmten Temperatur sofort in Brand geraten und so eine heftige Explosion auslösen. Deshalb müssen die gewählten Schalter für die Überwachung des Materialstandes den Anforderungen bezüglich der Explosionsverhütung entsprechen, um eine sichere Produktion im Werk zu gewährleisten. 　　(4) Einfache Installation. Um die Installations- und Einrichtungszeit sowie die späteren Wartungskosten zu reduzieren und gleichzeitig die Baueffizienz zu steigern, sollte bei der Auswahl eine leicht zu installierende und wartungsfreie Messlösung in Betracht gezogen werden. 　　(5) Gute Kosten-Leistungs-Verhältnisse. Wenn die oben genannten Anforderungen erfüllt sind, wird der Preis ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des Produkts sein. Radar-Lagerhöhenmessgeräte haben aufgrund ihres hohen Preises eine sehr schlechte Kosten-Leistungs-Relation. 　　Vergleich der Leistungsmerkmale der wichtigsten Füllstandssensoren im In- und Ausland Bei der Messung verschiedener Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen sollten unterschiedliche Füllstandsmessgeräte verwendet werden. Zu den wichtigsten Füllstandsmessgeräten im In- und Ausland gehören: Rotationsfüllstandssensoren, Schwingquarz-Füllstandssensoren, RF-Admittanz-Füllstandssensoren, Radar-Füllstandsmesser sowie Vibrationsstab-Füllstandssensoren. Aufgrund unterschiedlicher Prinzipien weisen die Messgeräte für den Füllstandsteiler unterschiedliche Leistungsmerkmale auf. Daher ist es in der praktischen Produktion sehr wichtig, das geeignetste Messgerät auszuwählen. 　　(1) Drehhemmender Füllstandsschalter. Da der Drehhemmschalter mit schmierenden Bewegungsteilen ausgestattet ist, erfüllt er nicht die für Mühlen geltenden Lebensmittelnormen. 　　(2) Querzungen-Schalter für den Füllstand. Herkömmliche inländische Querklang-Sensoren für den Füllstandsmessung neigen beim Messen von pulverförmigen Materialien dazu, Löcher zu verursachen, was wiederum zu falschen Alarmen führt. Daher eignen sich herkömmliche inländische Querklang-Sensoren auch nicht für den Einsatz in Mehlfabriken. 　　(3) RF-Admittanz-Schalter für die Messung des Füllstands. Aufgrund der Konstruktionsmerkmale können Funkimpedanz-Schalter für die Messung des Füllstands nicht den Anforderungen an die Explosionssicherheit bei Staub erfüllen. 　　(4) Einzelstangen-Sensor für den Füllstand. Es wird häufig in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt, weist jedoch aufgrund seiner einzelnen Stabstruktur eine schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Anhaftungen auf. Zudem treten leicht Fehlalarme auf, und der Preis ist nicht günstig, wodurch die Kosten-Leistung nicht gut ist. 　　(5) Doppelrohr-Level-Schalter. Der Doppelstab-Volumensensor überwindet die Schwäche des Einzelstab-Volumensensors, nämlich seine geringe Widerstandsfähigkeit gegen das Anhaften von Material. Sein Betrieb ist stabiler und zuverlässiger. Zudem erfüllt er sowohl hinsichtlich der Schaltkreis- als auch der Konstruktionsanforderungen die Vorgaben für den Schutz vor Staubexplosionen. Er eignet sich daher hervorragend zur Messung von Materialien in Mehlfabriken. Für einen Vergleich der Leistungen verschiedener Niveauschalter siehe die folgende Tabelle. Vergleichstabelle der Leistungsmerkmale verschiedener Level-Sensoren
Level-Messgeräte, die den Anforderungen für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie entsprechen. Die Leistung hängt von der Dielektrizitätskonstante des Mediums ab. Zudem ist wichtig, ob das Gerät gegen das Anhaften von Materialien resistent ist sowie ob eine einfache Installation und Einrichtung möglich ist. Es kann zu Fehlalarmen kommen. Auch die Explosionsgeschütztheit sowie das Preis-Leistungs-Verhältnis sind wichtige Kriterien.

**Level-Sensoren mit Drehmechanismus:** Nein, Nein, schlecht, einfach, ja, ja, niedrig.
**Inländische Resonanzklang-Level-Sensoren:** Ja, Nein, durchschnittlich, einfach, ja, ja, mittel.
**RF-Admittanz-Level-Sensoren:** Nein, ja, durchschnittlich, schwierig (erfordert Einrichtung), ja, Nein, mittel.
**Einzellast-Level-Sensoren:** Ja, Nein, schlecht, einfach, Nein, Nein, niedrig.
**Importierte Zwillingslast-Level-Sensoren:** Ja, Nein, gut, einfach, Nein, ja, mittel.
**Inländische Zwillingslast-Level-Sensoren:** Ja, Nein, gut, einfach, Nein, ja, hoch.

Aus dem Vergleich der Leistungsmerkmale der verschiedenen Level-Sensoren geht hervor, dass Zwillingslast-Level-Sensoren am besten geeignet sind, um den Level in Mehlfabriken zu messen. Derzeit sind importierte Doppelstab-Lagerstandsschalter aufgrund ihrer hohen Kosten von geringer Qualität im Verhältnis zum Preis. Inländische Doppelstab-Lagerstandsschalter hingegen haben einen angemessenen Preis und weisen eine Leistung auf, die der von ausländischen Modellen entspricht. 　　Seit 2017 hat die COFCO Group in den Rohstofflagerhallen sowie in den Lagerhallen für Fertigprodukte 36 verlängerte Tube-11-Doppelstab-Schwingkontaktoren der Shenzhen Jiewei Automation Technology Co., Ltd. installiert, um die zuvor verwendeten Rotations-Schwingkontaktoren zu ersetzen. Der Doppelstäbige Schwingkontakt für die Füllstandserfassung hat sich nach seiner Einsetzung als zuverlässig und stabil erwiesen. Er löst die Probleme, die bei der Verwendung anderer Füllstandskontakte in Mehlfabriken auftraten – wie komplexe Installation und Justierung, häufige Fehlalarme, das Verformen der Sensoren durch Druck sowie kurze Lebensdauer – effektiv. Dadurch werden Produktionsunterbrechungen vermieden, Personalkosten eingespart und die Produktivität gesteigert. 　　Schlusswort
In diesem Artikel wird systematisch die derzeitige Anwendung von Niveausensoren in Mehlfabriken sowie die damit verbundenen Probleme erläutert. Zudem werden die Leistungsmerkmale sowie Vor- und Nachteile verschiedener Niveausensoren verglichen. Dadurch soll eine Orientierung bei der Auswahl geeigneter Niveausensoren für Mehlfabriken gegeben werden. Ziel ist es, einen langfristig effizienten, sicheren und stabilen Betrieb der Automatisierungsanlagen in Mehlfabriken zu gewährleisten, finanzielle und personelle Verluste zu minimieren und die wirtschaftliche Effizienz der Mehlverarbeitungsfabriken zu maximieren.