Langjährig stabile Messgenauigkeit

Lösungen zur Justage und Überprüfung von Förderbandwaagen

Von Christoph Hillebrand, Business Development Weighing Technology, Siemens Aktiengesellschaft

Die Produktivität eines Unternehmens beruht entscheidend auf der Zuverlässigkeit seiner Prozessdaten. Für mit Förderbändern transportierte Schüttgüter liefern Bandwaagen die aktuelle und aufsummierte Fördermenge, zum Beispiel zur Inventarisierung und zu Misch- oder Verladeprozessen. Für den effizienten Betrieb ist es wichtig, dass deren Messgenauigkeit auch im langjährigen Betrieb erhalten bleibt. Dazu bietet Siemens verschiedene Lösungen zur Kontrolle der Messwerte und deren Optimierung.

Drei Zielscheiben mit roten Punkten. Links, ungenaue rote Treffer auf die Scheibe verteilt, Mitte alle Treffer an der Grenze zum zweiten Ring links oben, Links alle Treffer in der Mitte. Es soll die Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Prozessdaten der Siemens AG Abteilung Business Development Weighing Technology
Nicht wiederholbar Wiederholbar Wiederholbar und genau

Wenn Wägesysteme nicht die für sie vorgesehene Genauigkeit erreichen, oder nach einer gewissen Zeit ungenauer werden, kann dies einen großen Einfluss auf Prozesse, Produktivität und letztendlich Kosten eines Unternehmens haben. Wie kann man daher sicherstellen, dass Bandwaagen auch im laufenden langjährigen Betrieb ihre ursprüngliche Messgenauigkeit behalten?

Voraussetzung ist zunächst die korrekte Positionierung und Installation der Bandwaage im Förderband. Gemäß den Anleitungen des Herstellers sollte schon bei der Inbetriebnahme erfüllt sein:
• die richtige Position mit Berücksichtigung von Abständen zur Materialaufgabe, zum Abwurf, Einbauten und
   Bereichen mit Änderungen der Bandsteigung
• perfekte Ausrichtung der Tragrollen (Fluchtung)
• optimale Einstellung von Gurtspannung und Bandlauf

Natürlich reicht dies allein nicht aus, auch die Performance der Bandwaage selbst ist wichtig. Ausführungen ohne bewegliche Teile sind langzeitstabil, und Wägezellen sollten dauerhaft und zuverlässig gegen Unter- und Überlast geschützt sein. Die Siemens Bandwaage MSI bietet hier eine direkte Lasteinleitung auf die Wägezellen ohne Lager oder Federn, dazu Wägezellen mit einem integrierten im Werk eingestellten Überlastschutz bis 300 % der Nennlast.

Inbetriebnahme und laufender Betrieb

Nach korrekter Positionierung und Installation wird bei der Inbetriebnahme zunächst der Nullpunkt justiert, indem die mittlere Belastung durch den Gurt über einen oder mehrere vollständige Bandumläufe bei leerem Band als Nullpunkt definiert wird. Anschließend wird mit Prüfgewichten, Prüfketten oder Materialtests der Signalhub bestimmt. Alternativ ist auch eine elektronische Justage anhand der Wägezellendaten möglich. Im nachfolgenden Betrieb entstehen Ungenauigkeiten häufig durch mechanische Änderungen am Gurtförderer: jegliche Veränderungen von dessen Zustand sowie Gurtspannung oder -lauf können sich stark auf Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Bandwaage auswirken.

Berücksichtigt werden muss auch die korrekte Funktion der Bandgeschwindigkeitsmessung. Laufräder dürfen auf dem Untergurt nicht springen und damit Pulse verlieren, und Sensoren an Umlenktrommeln dürfen keinen Schlupf an der Kupplung haben.

Verschneites Rohr im Aussenbereich mit einer Messstation der Siemens AG Business Development Weighing Technology

Daher müssen Bandwaage und Bandgeschwindigkeitsmessung mit dem Förderband als ein komplettes Wiegesystem betrachtet werden. Dieses sollte regelmäßig überprüft und ggf. nachjustiert werden, üblicherweise mit Prüfgewichten, Prüfketten oder Vergleichsmessungen mit einer Referenzwaage.
Somit wird sichergestellt, dass Genauigkeit und Wiederholbarkeit innerhalb akzeptabler Toleranzen bleiben.

Wiederholbarkeit vs. Genauigkeit

Die Genauigkeit einer Bandwaage beruht auf den zur Justage und deren Überprüfung verfügbaren Möglichkeiten. Vorher muss aber sichergestellt sein, dass die Bandwaage wiederholbar arbeitet. Wiederholbarkeit bedeutet, ein Ergebnis mehrfach unter den gleichen Bedingungen zu wiederholen. Genauigkeit bedeutet, wiederholt ein definiertes Ergebnis zu erzielen. Am besten lässt sich der Unterschied zwischen Wiederholbarkeit und Genauigkeit anhand einer Analogie aus dem Bogenschießen erklären.

Bei der Zielscheibe links ist keiner der Schüsse wiederholbar oder genau. Mit Anpassungen an Ausrüstung und Schusstechnik des Bogenschützen kann die Wiederholbarkeit verbessert werden. Auf der mittleren Scheibe liegen alle Schüsse eng zusammen, daher ist die Leistung jetzt wiederholbar, aber immer noch nicht genau.

Einstellungen am Visier bringen die „wiederholbare“ Gruppierung zum Ziel. Auf der rechten Scheibe sind damit sowohl Wiederholbarkeit als auch Genauigkeit erreicht. Um dies auch langfristig sicherzustellen, muss der Bogenschütze seine Ausrüstung pflegen und an die täglichen Veränderungen wie z. B. Wind anpassen.

Übertragen auf eine Bandwaage, müssen wir deren Ergebnis mit einer Referenz vergleichen, z. B. die angezeigte Förderleistung mit statischen Gewichten oder die aufsummierte Menge mit einer LKWWaage. Danach kann die Bandwaage entsprechend optimiert werden.

Siemens MWL Justagestation. Zwei orangene rechteckige Elemente zwischen denen eine Halterung und ein Wägeelement liegen.
Mit der Siemens MWL Justagestation kann man auch hohe Referenzlasten einfach handhaben

Justage und Überprüfung mit statischen Gewichten

Prüf- oder Justagegewichte werden am häufigsten zur Justage von Bandwaagen verwendet. Dabei wird mit Gewichten auf der Wägebrücke eine Belastung durch Materiallast auf dem Gurt simuliert. Im laufenden Betrieb ermöglichen Prüfgewichte die Überprüfung der Lasteinleitung und der Wägezellen sowie die einfache Nachjustage der Bandwaage.

Siemens Bandwaage MSI mit aufgelegten Prüfgewichten zur Simulation der Materiallast auf dem Gurt, auf schuettgutmagazin.de
Siemens Bandwaage MSI mit aufgelegten Prüfgewichten zur Simulation der Materiallast auf dem Gurt
Siemens Testkette simuliert hohe Materiallast unter Betriebsbedingungen. Kette mit vielen Messelementen in der Reihe auf einem Laufband.
Die Siemens Testkette simuliert hohe Materiallast unter Betriebsbedingungen

Bei den Siemens Bandwaagen wird die Materiallast über Gurt und Rollenstation direkt auf die Wägezellen eingeleitet, ohne Übersetzung mit beweglichen Teilen wie Lager oder Federelemente. Dies wird ermöglicht durch einzigartige Parallelogramm-Wägezellen, die horizontale Kräfte, z. B. durch Gurtschieflauf, intern kompensieren. Damit kann auch mit Prüfgewichten die Materiallast auf dem Band direkt simuliert werden.

Justiersysteme verringern den Aufwand

Für Anwendungen, bei denen aufgrund hoher Materiallast sehr schwere Gewichte erforderlich sind, oder das Anhalten des Bandes nicht möglich ist, empfehlen sich spezielle Vorrichtungen zur Auflage der Prüfgewichte. Bei dem MWL von Siemens werden Prüfgewichte bis 340 kg am MWL gelagert, von außen über eine abnehmbare Kurbel zur Kontrolle oder Justage auf die Bandwaage abgesenkt und anschließend wieder angehoben. Dies kann von einer einzelnen Person mit geringem Kraftaufwand durchgeführt werden. Alle Sicherheitsvorschriften werden eingehalten und der Aufwand für Überprüfung bzw. Nachjustage wird deutlich verringert.

Genauste Justage mit Prüfketten

Prüfketten bestehen aus verbundenen Rollen, die auf dem Förderband liegen und den Materialfluss auf dem laufenden Förderband simulieren. Die Testkette muss jeweils zwei Tragrollenstationen vor und hinter der Waage überdecken. Die von einer Testkette erzeugte Belastung wirkt auf Gurt und Bandwaage ähnlich wie der tatsächliche Materialfluss, wodurch sich die Gurtspannung auf die Bandwaage wie unter normalen Bedingungen auswirkt. Außerdem kann bei Applikationen mit hohen Fördermengen eine viel größere Prüflast als mit statischen Prüfgewichten aufgebracht werden.

Die Testketten von Siemens werden bis zu einer Länge von 10,7 m und mit Gewichten bis zu 148,8 kg/m angeboten. Optional sind motorbetriebene Aufroller zur Lagerung der Testketten lieferbar (Bild 4).

Nachteilig sind das hohe Gewicht, der Investitionsaufwand und die Handhabung. Die Verwendung von Prüfketten erfordert Sicherheitsvorkehrungen für das Personal, das mit dem Auflegen, Sichern und Entfernen der Testketten beauftragt ist. Trotz der Nachteile im Handling sind Testketten die genaueste Methode zur Justage und Überprüfung mit Referenzlasten.

Überprüfung einer Bandwaage mit Materialtests

Hier erfolgt die Überprüfung der Bandwaage, indem eine bekannte Materialmenge als Referenz über die Bandwaage geführt wird. Die Verwiegung dieser Referenz kann vor der Aufgabe oder nach dem Abwurf erfolgen, in der Regel mit einem LKW auf einer LKW-Waage. Die von der Bandwaage aufsummierte Menge wird mit der Referenz verglichen, und eventuelle Abweichungen mit einem Korrekturfaktor kompensiert. Hier ist zu beachten, dass der Materialfluss mindestens 40 % der Nennförder stärke beträgt, und die Verwiegung über mehrere Bandumläufe erfolgt.

Materialtests sind die genaueste Methode zur Überprüfung einer Bandwaage, da das System mit den üblicherweise geförderten Materialien unter realen Bedingungen geprüft wird. Die Referenzwaage ist idealerweise eichamtlich zertifiziert. Der hohe Aufwand für Zeit, Arbeitskräfte, Produktionsausfall und die Materialhandhabung wird durch die erreichbare Messgenauigkeit der Bandwaagen ausgeglichen.

Häufigkeit der Überprüfung

Um sicherzustellen, dass Leistung und Genauigkeit einer Bandwaage den Anforderungen entsprechen, sind regelmäßige Überprüfungen der Bandwaage und gegebenenfalls Nachjustagen erforderlich.

Der normale Gebrauch, Änderungen am Gurtförderer oder Temperaturschwankungen können sich auf die Gurtspannung auswirken, daher sollte der Nullpunkt am besten täglich angepasst werden (NullNullstellen). Bei Siemens Messumformern kann dies auch automatisch erfolgen. Zum Nullstellen sollte das Band eine Betriebstemperatur erreicht haben.

Die Überprüfung der Bandwaage mit Gewichten oder Materialtests sollte mindestens monatlich durchgeführt werden, um eine kontinuierliche Systemgenauigkeit zu gewährleisten. Bei größeren Abweichungen muss eine Überprüfung der Installation und des Gurtförderers erfolgen.

Diese Verfahren und Empfehlungen müssen keine ständigen Produktionsunterbrechungen bedeuten, wenn sie im Rahmen einer regelmäßigen Wartung durchgeführt werden.

Über Siemens AG

Siemens Digital Industries (DI) ist führend bei Innovationen in den Bereichen Automatisierung und Digitalisierung. In enger Zusammenarbeit mit Partnern und Kunden bringt DI die digitale Transformation in der Prozess- und diskreten Industrie voran. Mit seinem Digital Enterprise-Portfolio bietet DI Unternehmen jeder Größe eine umfassende Palette an Produkten, Lösungen und Dienstleistungen zur Integration und Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette. Das für die spezifischen Anforderungen jeder Branche optimierte Portfolio von DI unterstützt Kunden dabei, ihre Produktivität und Flexibilität zu steigern.

Im Bereich der Wägetechnik bietet Siemens ein breites kundenorientiertes Portfolio an Stand-Alone und SIMATIC-basierten Wägeelektroniken von der einfachen Gewichtsmessung bis hin zu komplexen Dosierprozessen, sowie Komplettlösungen für Bandwaagen, Dosierbandwaagen und Schüttstrommesser.

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Justagestation; Wägesysteme; Bandwaagen; Justiersysteme;

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