Neues Messgerät für Betonauswaschanlagen entwickelt

Das OLAS System der Firma Werne & Thiel Sensortechnic wurde für den harten, alltäglichen Gebrauch auf Beton- und Kiesauswaschanlagen konzipiert und stetig weiterentwickelt. Die bereits bekannten und gängigen Geräte zur Messung der Restwasserdichte weisen lt. Herstellerangabe zuweilen Schwachstellen auf, welche beim Werne & Thiel OLAS von Anfang an konsequent umgangen wurden.

Es wurde ein Messgerät entwickelt, das den Anforderungen auf einer Betonanlage in vollem Umfang gerecht wird. Somit trägt dieses mittlerweile langzeiterprobte und praxisorientierte Messsystem nicht nur dem positiven Umweltgedanken bei, sondern erspart den Anlagenbetreibern auch bares Geld.

Seit nunmehr 12 Jahren ist das OLAS-System auf dem Markt und die Fa. Werne & Thiel Sensortechnic hat durch die praxisnahe Entwicklung auf Betonanlagen, besonders bei den mechanischen Komponenten, sehr viele Erkenntnisse und Kundenwünsche in die stetige Weiterentwicklung des OLAS-Systems fließen lassen.

Vorteile des OLAS-Systems

Ein wesentliches Merkmal des OLAS-Systems ist, dass der eigentliche Messkopf, der im direkten Kontakt mit dem Restwasser ist, keinerlei Elektronik oder sensible Teile enthält. Die spezielle High-Tech Elektronik befindet sich abgesetzt im Schutzgehäuse in der Nähe der Messstelle. Alle mechanischen Teile wie Messköpfe und T-Stücke können problemlos mit genormten und leicht beschaffbaren Komponenten in jede Anlage integriert werden.

Die Messergebnisse des OLAS können direkt online in jede Steuerung implementiert werden. Viele Kunden von W&T nutzen die Messergebnisse des OLAS direkt in der Steuerung zur Korrektur des Wassers und der Zuschläge in Abhängigkeit zur Rezeptur. Die kontinuierliche Messung in einem Becken oder Tank in der Nähe des Ansaugrohres der Pumpe sowie die Messung in einer Rohrleitung. Beide Messoptionen sind je nach Anforderung und Wünschen des Anlagenbetreibers einfach umzusetzen und können i.d.R. durch das eigene Personal vor Ort durchgeführt werden.

Das OLAS-System bietet viele Vorteile: Dessen Verwendung trägt wesentlich zum aktiven Umweltschutz, zur Ressourcenschonung und somit der Nachhaltigkeit bei. Unter anderem hilft das System beim Vermeiden von Resten in der Betonproduktion und beim nachhaltigen Umgang mit Frischwasser und Zuschlagstoffen. Durch die aktive Nutzung des OLAS in Verbindung mit einer Anlagensteuerung und den entsprechenden Betonrezepten kann eine deutliche Qualitätssteigerung des Betons erreicht.

Das OLAS-System bietet den Nutzern durch die kontrollierte und angepasste Verwendung des anfallenden Recyclingwassers ein großes Einsparpotenzial. Unter anderem können kleinere Restwasserbehälter genutzt werden, da bei der kontinuierlichen Verwendung des OLAS Systems weniger Restwasser am Ende eines Produktionstages anfällt. Ebenso fallen weniger Reststoffe an, die kostenpflichtig und aufwendig entsorgt werden müssen.

Werne & Thiel bietet seinen Kunden eine 5 Jahres-Garantie auf die komplette Elektronik des OLAS Systems.

Funktionsweise Lichtleiter und Signal

Der OLAS enthält eine starke Messlichtquelle, dessen Licht über ein Glasfaserkabel in das Medium geführt wird. Das Messlicht tritt am mediumseitigen Glasfaserkabelende („Sender“) mit konstanter Intensität aus, dringt in das Medium ein, erreicht abgeschwächt das andere Glasfaserkabelende („Empfänger“) und gelangt über dieses Glasfaserkabel zurück zum OLAS.

Der OLAS misst hochgenau die Empfängerintensität und berechnet daraus die Absorption des Mediums: Eine Empfängerintensität von 100 % der Senderintensität (minimale Absorption) ergibt hierbei ein Ausgangssignal von „0“ Einheiten. Der OLAS kann Empfängerintensitäten zwischen 100 % und 0,00001% der Senderintensität messen, entsprechend 7 Dekaden, wobei auf jede Dekade „100“ Einheiten entfallen.

Die Messköpfe werden über zwei Lichtleiter mit dem OLAS verbunden. Ein Lichtleiter koppelt das Messlicht in das Restwasser ein (Sender) und das zweite detektiert das ankommende Licht (Empfänger). Die Lichtleiter sind in 5, 7 und 10 m lieferbar und können damit den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Andere Längen sind auf Anfrage erhältlich.

Das einheitenlose Signal wird im gewünschten Ausgangssignal an die Steuerung übertragen und muss dort durch eine Kalibrierkurve in die Restwasserdichte umgerechnet werden. Dies ist der Übergabepunkt zwischen Dichtemesssystem und Prozesssteuerung. Der OLAS besitzt keine starre Messoptik mit starrem Abstand zwischen Sender und Empfänger, sondern gestattet eine Anpassung des Lichtwegs an das jeweilige Medium.

Einstellen von Sender und Empfänger

Der OLAS kann Empfängerintensitäten im Bereich zwischen 100 % und 0,00001% der Senderintensität verarbeiten, entsprechend einem Ausgangsignal im Bereich zwischen „0“ und „700“. „0“ ergibt sich bei völlig durchsichtigem Medium, also ohne irgendwelche Lichtabsorption, „700“ dagegen ergibt sich bei maximaler Absorption. Um im jeweiligen Anwendungsfall eine möglichst hohe Auflösung zu erzielen, muss der Abstand zwischen Sender und Empfänger so gewählt werden, dass der gesamte Messbereich von „0“ bis „700“ möglichst vollständig ausgenutzt wird.

Für die Anwendung im Beton-Restwasser gibt es einen vordefinierten Abstand und eine werksseitige Grundeinstellung sowie werksseitige Eichkurven.

Eichkurve, Messbereich und Einschwingzeit

Der OLAS misst immer die Lichtabsorption eines Mediums. Eine Bestimmung der Zusammensetzung des Gemisches geschieht daher immer nur indirekt, über eine durch den Kunden durchzuführende Zuordnung von gemessener Lichtabsorption und in Frage kommenden Stoffanteil. Diese Zuordnung wird auch „Eichkurve“, das Erstellen einer solchen auch „Eichung“ genannt.

Diese Eichkurve kann in der kundenseitigen Steuerung oder im optional erhältlichen Anzeige- und Auswertgerät OLAS-TPC von Werne und Thiel erfolgen. Der OLAS ist in der Lage, den vollständigen dynamischen Bereich von 10.000.000:1 mit nur einem Messbereich zu erfassen. Dadurch ist der OLAS schnell und präzise: Bei einem instantanen Signalsprung von 10.000.000:1 ist der OLAS in ca. 30 msec auf den korrekten Messwert eingeschwungen. Eine schnelle Einschwingzeit ist Grundvoraussetzung, wenn die Absorption von schnell veränderlichen Medien gemessen werden soll.

Grenze des physikalisch Möglichen

Der OLAS geht an die Grenze des heute physikalisch Möglichen. Bei der Entwicklung wurde ein optimaler Kompromiss zwischen möglichst schneller Einschwingzeit und möglichst geringem Eigenrauschen erzielt. Der OLAS selbst führt keine zusätzliche Mittelwertbildung durch, sondern gibt das Signal mit maximaler Änderungsgeschwindigkeit aus. Ausgenommen hiervon sind die analogen Schnittstellen.

Wer eine zusätzliche Mittelwertbildung wünscht, kann diese in seiner Steuerung oder im optionalen erhältlichen Auswerte- und Anzeigegerät vornehmen. Beim „OLAS-Touch-Panel-Controller“ (OLAS-TPC) von Werne & Thiel kann die Mittelungszeit über einen sehr weiten Bereich eingestellt werden.

Manch einer, der andere optische Messverfahren kennt, mag sich fragen, ob Verunreinigungen oder Kratzer auf der Optik, beispielsweise verursacht durch ein abrasives Medium, nicht die Messgenauigkeit des OLAS beeinflussen. Tatsächlich haben solche Verunreinigungen in der Praxis kaum bis gar keinen Einfluss auf die Messung, da das durchleuchtete Medium in der Regel erheblich undurchsichtiger ist als bei anderen optischen Messverfahren und erheblich mehr Messlicht absorbiert als die Verunreinigungen oder Kratzer selbst. Das heißt, die Verunreinigungen und Kratzer absorbieren zwar Messlicht, aber tun dies erheblich schwächer als das Medium. Der Einfluss auf die Messgenauigkeit ist deshalb in der Regel vernachlässigbar.

Text: Andreas Thiel