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How to measure aggregate moisture in a concrete mixing plant?

Eines der größten Probleme bei der Betonherstellung ist die wechselnde Zuschlagfeuchte und deshalb ist es eine wichtige Aufgabe, sicherzustellen, dass die Messung der Zuschlagfeuchte einfach und möglichst genau ist.

Für die Nutzbarkeit der realen Feuchtewerte der Zuschläge bei der Berechnung von Materialmengen für die jeweils als nächstes zu produzierende Betoncharge, ist eine zuverlässige Echtzeitinformation über den Wassergehalt erforderlich. Die jeweiligen Feuchtewerte und damit die in den Zuschlagstoffen enthaltene Wassermenge beeinflussen in hohem Maße den Wassergehalt und gleichzeitig die Konsistenz und die Qualität einer Betonmischung.

Für die Dosierung der vorgesehenen Gesamtwassermenge zur Erreichung bzw. Einhaltung des W/Z- bzw. W/B-Werts der Mischrezeptur muss

  • die Wassermenge, die im Sand und den Gesteinskörnungen enthalten ist, möglichst genau bestimmt werden, da nur dann
  • die Menge an Zugabewasser, die der Mischung über die Wasserwaage und Dosierung in den Mischer hinzugefügt wird , errechnet werden kann.

Berechnungsbeispiel:
Bei einer 3 m3 Betoncharge, die 6.000 kg Zuschläge mit einer Feuchte von 4% enthält, werden 240 kg Wasser über die Zuschläge in die Mischung eingebracht.
Wenn die Abweichung der Feuchtemessung +-1% beträgt, beträgt die Abweichung bei der Wassermenge aus den Zuschlägen plus oder minus 60 kg.

Bei der Produktion in einem Betonwerk wird in der Regel eine ungenaue Feuchtigkeitsmessung mehr oder minder erfolgreich durch manuelle Korrektur der Wassermenge ausgeglichen.

Der Mischmeister orientiert sich dabei zumeist an der durch das Amperemeter o. ä. angezeigten Leistungsaufnahme des Mischerantriebs.
Diese manuelle Korrektur

  • führt zu wechselnden Konsistenzen
  • bringt eine Beeinträchtigung der Betonqualität mit sich
  • verlängert die Dosier- und Mischzeit
  • reduziert dadurch die Produktionsleistung und
  • erzeugt unnötigen Verschleiß im Mischer

Verschiedene Arten von Feuchtemesseinrichtungen
Es gibt viele Arten von Feuchtigkeitsmesssystemen und Sonden, die auf dem Markt erhältlich sind:

  • Radarsensoren
  • Mikrowellensensoren
  • Optische Sensoren

1. Radarsensoren

Radarsensoren

  • Feuchtemessung mittels Radartechnologie
  • Genauigkeit bis zu 0,1%
  • Geeignet für Zuschläge mit einer Feuchtigkeit von 0-90%
  • Radarsensoren liefern genaue Messwerte auch dann, wenn die Zuschläge im Winter mittels mehr oder weniger feuchtem Dampf erwärmt werden und die zu messenden Sande und Kiese wechselnde Sieblinien aufweisen
  • Auch bei fortschreitendem Abrieb am Sensorkopf ermöglicht die automatische Messkompensation deutlich längere Betriebszeiten ohne Neukalibrierung
  • Ein Sensorkopf kann leicht ausgetauscht werden, eine Demontage des Sensors ist nicht notwendig
  • Bis zu 15 Kalibrierungskurven für die Kalibrierung, die bereits im Sensor selbst durchgeführt wurden; In der Regel sind externe Auswertegeräte nicht erforderlich
  • Möglichkeit, nur einen "gleitenden" Sensor für alle Aggregate zu verwenden (nur in Verbindung mit dem Tecwill "fliegenden" Zuschlagdosier- und Verwiegungssystem!)
  • Einfache Anbindung an jedes derzeit vorhandenes Steuerungssystem

2. Mikrowellensensoren

Mikrowellensensoren

  • Feuchtemessung mittels Mikrowellen-Technologie
  • Genauigkeit bis zu 0,3%
  • Geeignet für Zuschläge mit einer Feuchtigkeit von 0-15%
  • Neu kalibrierte Mikrowellensensoren liefern genaue Messwerte auch dann, wenn die Zuschläge im Winter mittels mehr oder weniger feuchtem Dampf erwärmt werden
  • Bei fortschreitendem Abrieb am Sensorkopf und jeder nennenswerten Änderung der Sieblinie des zu messenden Zuschlags ist eine Rekalibrierung erforderlich
  • Ein Sensorkopf kann leicht ausgetauscht werden, eine Demontage des Sensors ist nicht notwendig
  • Einfache Anbindung an jedes derzeit vorhandenes Steuerungssystem

3. Optische Sensoren

Optische Sensoren

  • Optische Messung der Oberflächenfeuchte von Zuschlagkörnern
  • Genauigkeit bis zu 0,3%
  • Geeignet für Zuschläge mit einer Feuchte von 1-20%
  • Ein optischer Sensor benötigt mehr Platz als andere Sensoren
  • Optische Sensoren, die ordnungsgemäß kalibriert wurden, liefern genaue Messwerte, aber die Ergebnisse werden ungenau, wenn der Sensorkopf verschmutzt ist oder die Umgebung staubig oder dampfig ist
  • Die Kalibrierung des Sensors ist schwierig
  • Einfache Anbindung an jedes derzeit vorhandenes Steuerungssystem

Alle Feuchtemesssysteme versprechen viel, aber Messergebnisse hängen ab

  • vom Messsystem selbst, aber auch und noch mehr
  • vom Zuschlagdosiersystem (Dosierklappen oder frequenzgesteuerte Dosierbänder)
  • vom Ort, an dem der/die Sensor/en installiert sind
  • von einer ordnungsgemäßen Kalibrierung und ggf. Nachkalibrierung

Die Kosten der Feuchtemessung werden beeinflusst durch

  • die Anzahl der benötigten Sonden und im Detail
    • dem Kaufpreis
    • die Installationskosten und die
    • Kosten für die Erstkalibrierung und laufenden Kalibrierungen

Die Messergebnisse von Sensoren können sehr unterschiedlich sein, weshalb es keine große Überraschung ist, dass Sensoren in vielen Betonwerken aufgrund von unzuverlässigen Ergebnissen nicht an das Automatisierungssystem angeschlossen sind.

Normalerweise ist nicht der Sensor selbst das Problem, er funktioniert entsprechend seiner technischen Möglichikeiten und misst so die Feuchte entsprechend der Zuschlagfraktion, für die er kalibriert wurde, an dem Ort an dem er installiert ist.


Feuchtemesseinricnhtunegn können wie folgt installiert werden:


1. Installation der Feuchtemesseinrichtung in einem Silo

Installation der Feuchtemesseinrichtung in einem Silo

Bei dieser Lösung wird der Sensor so montiert, dass der Sensorkopf in den Silokonus hineinragt und dort die Feuchtigkeit der Zuschläge misst.

  • Ungenaue Feuchtemessung aufgrund der Messung nur des Feuchtigkeitsgehalts des Materials nahe der Konuswand, die Zuschläge werden jedoch aus der Mitte des Silos abgezogen
  • Der Sensorkopf ist nicht sichtbar und seine Kalibrierung ist ziemlich schwierig und der tatsächliche Verschleißzustand ist schwer zu überprüfen
  • Teure Lösung, da mehrere Silos einen eigenen Sensor benötigen

2. Installation der Feuchtemesseinrichtung an einem Siloauslauf unter einer Dosierklappe

Installation der Feuchtemesseinrichtung an einem Siloauslauf unter einer Dosierklappe

In diesem Fall wird der Sensor unter einer Dosiertklappe installiert, und misst dort die Feuchtigkeit der aus der Klappe auf das Wiegeband fallenden Zuschläge.

+ Der Sensorkopf ist sichtbar und sein Verschleißzustand kann einfach überprüft werden

+ Geringere Messgenauigkeit durch ungleichmäßiges Herausfallen des Materials aus der Dosierklappenöffnung

+ Hoher Verschleiß des Sensorkopfes

+ Teure Lösung, wenn mehrere Zuschlagsilos einen eigenen Sensor benötigen


3. Installation der Feuchtemesseinrichtung über dem Wiegeband

Installation der Feuchtemesseinrichtung über dem Wiegeband

Hierbei wird der Sensor am Siloauslass oberhalb eines Dosierbands installiert und misst dort die Feuchtigkeit der Zuschlagstoffe, die mit der Fortbewegung des Bands gleichmäßig aus dem Behälter fließen.

+ Der Sensorkopf ist sichtbar und sein Verschleißzustand kann einfach überprüft werden

+ Erhöhte Messgenauigkeit, da das Material gleichmäßig aus dem Auslass fließt

+ Hoher Verschleiß des Sensorkopfes

+ Teure Lösung, wenn mehrere Zuschlagsilos einen Sensor benötigen


4. Installation der Feuchtemesseinrichtung über dem Wiegeband

Installation der Feuchtemesseinrichtung über dem Wiegeband

Bei dieser Lösung wird nur ein Sensor oberhalb des Wägebandförderers montiert, der während des Dosiervorgangs abgesenkt wird und dann auf dem Zuschlagstoffbett gleitet, wobei nacheinander die Feuchtigkeit jeder Zuschlagfraktion gemessen wird (nur in Verbindung mit dem "fliegenden" Zuschlagdosier- und –verwiegungssystem von Tecwill möglich!).

+ Wirtschaftliche Lösung, da alle Zuschlagfraktionen mit nur einem Sensor gemessen werden können

+ Einfach Überprüfung des Verschleißzustands des Sensorkopfes und ggf. Ersatz abgenutzte Köpfe

+ Einfach zu kalibrieren und ggf. neu zu kalibrieren (bei Verwendung von Sensoren, die neu kalibriert werden müssen)


Zusammenfassung

Zusammenfassend ist festzustellen, dass alle Arten von Sensoren ihre guten und schlechten Seiten haben und alle (mehr oder weniger oft) eine Kalibrierung und eventuell Neukalibrierung erfordern. Auch die Genauigkeit der verschiedenen Systeme ist unterschiedlich.

Sehr wichtig ist, dass die Sensoren so installiert sind, dass sie die Zuschlagfeuchte optimal besten messen können.

Die wirtschaftlichste Lösung ist, nur einen Sensor über dem Wiegeband zu installieren.


Tecwill Feuchtigkeitsmessung

Tecwill verwendet das "fliegende" Zuschlagdosier- und -verwiegungssystem.
Nur dieses System ermöglicht es, einen "Ski"-Sensor zu verwenden, d. h. einen Sensor, der auf dem relativ dünnen Zuschlagbett, das kontinuierlich auf dem Wiegeband transportiert wird (“fließt”), gleitet und dabei sehr genau die Feuchtigkeit aller Zuschlagfraktionen, die für die nächste Mischung dosiert werden, misst.

Diese Methode stellt eine neue Art grüner Technologie im Bereich der Betonproduktion dar, einen Technologie, die nicht nur die Investitions- und Installationskosten senkt, sondern auch hilft, Zement zu sparen und damit die CO2-Emissionen zu reduzieren.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen, klicken Sie bitte auf den untenstehenden Link oder kontaktieren Sie das Tecwill-Team.

Lesen Sie mehr über Tecwill "fliegende" Zuschlagdosier- und verwiegungssystem und die Messung der Zuschlagfeuchte



Janne Tuomikko

Autor des Artikels:

Janne Tuomikko

VP Business development and Sales

+358 10 830 2911
janne.tuomikko@tecwill.com

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