Das Funktionsprinzip
Radiometrische Füllstands- und Dichtemessungen eignen sich hervorragend zur Überwachung anspruchsvoller Prozesse bei hohen Temperaturen und hohem Druck. Allerdings kann die Leistung des Messsystems, d. h. die Messempfindlichkeit, durch wechselnde Umgebungstemperaturen beeinflusst werden, wenn keine Methode zur Anpassung vorhanden ist.
Die in modernsten radiometrischen Messungen eingesetzten Szintillationsdetektoren sind so konzipiert, dass sie Gammastrahlung, die von einer industriellen Strahlenquelle –(in der Regel Cs-137- oder Co-60-Isotope) emittiert wird, detektieren können. Diese Detektoren registrieren jedoch auch die kosmische Strahlung. Basierend auf der unterschiedlichen Energie kann der radiometrische Detektor intern zwischen der Gammastrahlung aus der Messquelle (Co-60 oder Cs-137) und der hochenergetischen kosmischen Strahlung unterscheiden. Durch den Einsatz eines Referenzmesskanals, der nur die kosmische Strahlung misst, konnte Berthold eine innovative und einzigartige Stabilisierungsmethode einführen, die automatisch und kontinuierlich alle externen Effekte korrigiert. Da die Rate der kosmischen Strahlung bekanntermaßen stabil ist, werden die im Referenzmesskanal festgestellten Schwankungen mit einer Änderung der Detektorempfindlichkeit durch Temperatureffekte in Zusammenhang gebracht. Infolgedessen wird die interne Verstärkung des Detektors automatisch so angepasst, dass die kosmische Rate innerhalb des Sollwertes liegt und die Messempfindlichkeit damit stabil bleibt. Die Verwendung dieser natürlichen Referenzquelle und der patentierten Kompensationsmethode führt zu einer höheren Zuverlässigkeit als die jeder Software-Korrekturmethode, da nicht nur die sich ändernden Umgebungstemperaturen, sondern auch die Auswirkungen der durch Alterung der elektrischen Komponenten verursachten Detektordegradation kompensiert werden.
Praxiserfahrung
Die automatische Detektorstabilisierung auf Basis der kosmischen Strahlung führt zu einer hervorragenden Langzeitstabilität der radiometrischen Füllstands- und Dichtemessungen. Dort, wo Betreiber bisher die Temperaturabhängigkeit ihres Messsystems beobachtet haben oder komplizierte Methoden zur Konstanthaltung der Detektortemperatur installiert haben, hat diese automatische Stabilisierungsmethode dazu beigetragen, die Probleme zu beheben. Letztendlich konnten Detektoren von Berthold die Zuverlässigkeit erhöhen und die Betriebskosten in Hunderten von Anwendungen, angefangen bei Messungen an Kokstrommeln bis hin zu Messungen von geschmolzenem Glas, drastisch reduzieren. In sicherheitskritischen Anwendungen, wie denen von Polypropylen-Schleifenreaktoren, hat die hohe Stabilität und die daraus resultierende Zuverlässigkeit der radiometrischen Dichtemessung den Betreibern geholfen, den Prozess zu optimieren und somit ihre Margen zu maximieren, ohne dabei die Betriebssicherheit selbst zu beeinträchtigen.
Fazit
Basierend auf der Strahlung aus dem Weltraum (kosmische Strahlung) konnte Berthold eine einzigartige Stabilisierungsmethode einführen, die alle äußeren Einflüsse automatisch kompensiert - auch ohne die genaue Herkunft des Störfaktors (Temperatur, Alterung...) zu kennen. Das Ergebnis sind hoch reproduzierbare Messungen, die weltweit in vielen Anwendungen eingesetzt werden und es den Betreibern ermöglichen, ihre Prozesse wesentlich sicherer und zuverlässiger zu handhaben. Zudem müssen die Systeme während der gesamten Betriebsdauer nicht neu kalibriert oder parametriert werden, was zu äußerst geringen Betriebskosten und einfacher Handhabung führt.
Letztendlich hat die natürliche und immer präsente Referenzmessung auf Basis der kosmischen Strahlung zur SIL2- und SIL3-Zertifizierung der Detektoren von Berthold geführt - sowohl für Grenzschalteranwendungen (Min.- und Max.-Alarm) als auch für kontinuierliche Füllstands- und Dichtemessungen.
SIL zertifiziert
SENSseries LB 480 Detektoren sind für den Einsatz in SIL2 Anwendungen zertifiziert. Selbst SIL3 wird mit homogener Redundanz erreicht. Berthold ist der erste Hersteller von SIL zertifizierten, radiometrischen Grenzstand- (min./max. Alarm), Füllstand- und Dichtemesssystemen. Dadurch ist ein sicherer Betrieb in kritischen Prozessen gewährleistet.