Was man an einem Radar-Füllstandsmessgerät prüft.
Ein Radar-Füllstandsmessgerät sitzt auf der Tankdecke und schickt ein Mikrowellensignal durch den Dampfraum hinab zur Flüssigkeitsoberfläche; gemessen wird entweder die Laufzeit der Reflexion — Impulsradar — oder die Frequenzverschiebung eines kontinuierlich durchgestimmten Signals — FMCW-Radar — und daraus Abstand und damit Füllstand berechnet. Anders als bei Schwimmergeber oder Servoband bewegt sich nichts im Tank: kein Mechanismus, der klemmen, kein Band, das reißen, kein Schwimmer, der in dichter oder zäher Ladung sinken könnte. Anders als bei einer Kapazitätssonde hängt die Messung nicht davon ab, dass die Dielektrizitätskonstante der Ladung in einem…
Was die Radarmessung unterscheidet
Ein Radar-Füllstandsmessgerät sitzt auf der Tankdecke und schickt ein Mikrowellensignal durch den Dampfraum hinab zur Flüssigkeitsoberfläche; gemessen wird entweder die Laufzeit der Reflexion — Impulsradar — oder die Frequenzverschiebung eines kontinuierlich durchgestimmten Signals — FMCW-Radar — und daraus Abstand und damit Füllstand berechnet. Anders als bei Schwimmergeber oder Servoband bewegt sich nichts im Tank: kein Mechanismus, der klemmen, kein Band, das reißen, kein Schwimmer, der in dichter oder zäher Ladung sinken könnte. Anders als bei einer Kapazitätssonde hängt die Messung nicht davon ab, dass die Dielektrizitätskonstante der Ladung in einem engen Band bleibt — auch wenn eine sehr schwach reflektierende Ladung das Rücksignal weiterhin schwächen kann.
Hauptkomponenten
Antenne und Wandler
Die Antenne — Horn, Parabolspiegel oder Stab, je nach Tankgröße und Ladung — sendet und empfängt das Mikrowellensignal. Sie sitzt in einem Prozessanschluss, ausgelegt für den Tankdruck und die Dämpfe der Ladung; auf Gastankern muss dieser Anschluss unter vollem Auslegungsdruck gasdicht bleiben.
Schwallrohr
Viele Installationen führen die Antenne in ein Schwallrohr, das durch den Tank hinabreicht: Es dämpft Oberflächenunruhe und Schwappen und gibt dem Signal einen sauberen Weg, frei von Reflexionen an Einbauten wie Heizschlangen oder Schlingerschotten.
Elektronikeinheit
Wandelt das rohe Echo in einen Füllstandswert, rechnet Temperatur- und Dichtekompensation ein und gibt an die örtliche Anzeige und den Ladungskontrollraum aus. Auf Tankern speist sie direkt den Ladungsrechner.
Referenz- und Kalibrierpunkt
Ein festes Referenzziel oder ein Handpeilpunkt erlaubt, das Gerät gegen eine physische Messung zu prüfen — der einzige Weg, elektronische Drift zwischen den Klassebesichtigungen zu fangen.
Auswahl und Auslegung
Die Wahl bestimmen die Höhenspanne des Tanks, die dielektrischen Eigenschaften der Ladung und der darüber erwartete Dampfzustand, denn Inertgas wie Kohlenwasserstoffdampf verändern die Signallaufzeit leicht, und eine gute Installation kompensiert das. Übergabemessung verlangt die engste Genauigkeitsklasse, die das System bietet; für die allgemeine Betriebsmessung genügt eine gröbere.
- Frequenzband passend zu Tankhöhe und geforderter Auflösung, denn höhere Frequenz bündelt den Strahl und verbessert die Genauigkeit über große Distanzen
- Prozessanschluss-Auslegung passend zum Auslegungsdruck des Tanks und zum Dampfdruck der Ladung
- Antennenwerkstoff verträglich mit der Ladung, denn Chemikalientanker wechseln durch sehr unterschiedliche Produkte
- Genauigkeitsklasse ausgewiesen gegen einen anerkannten Übergabemess-Standard, wenn der Messwert für kommerzielle Mengen verwendet wird
Vorschriften und Klasse
Der IGC-Code verlangt auf Gastankern ein Füllstandsmesssystem unabhängig vom Hochstandalarm, und beide werden getrennt besichtigt. Chemikalien- und Öltanker unter MARPOL müssen zunehmend geschlossene Messsysteme verwenden, damit zum Ablesen des Füllstands kein Ladungsdampf freigesetzt wird — was Radar von Natur aus leistet, denn der Tank wird nie geöffnet. Die Klassifikationsgesellschaften besichtigen Funktion und Kalibrierung des Messsystems in den Intervallen des Besichtigungsschemas des Schiffs, und eine Übergabemess-Installation wird zusätzlich gegen nationale Metrologie- oder OIML-bezogene Genauigkeitsanforderungen geprüft, wo die Ladung nach dem Messwert verkauft wird.
Typische Fehler
| Ursache | Folge |
|---|---|
| Schaum oder starke Unruhe auf der Ladungsoberfläche | Gestreutes oder verlorenes Echo, die Anzeige friert ein oder springt auf einen falschen Stand |
| Ablagerungen oder Kondensat auf der Antennenfläche | Geschwächtes Signal, wachsender Fehler, der leicht unbemerkt bleibt, bis eine Handpeilung widerspricht |
| Falschechos von Tankeinbauten | Fehllesung, wenn die Elektronik auf die Reflexion einer Heizschlange oder Leiter statt auf die Oberfläche einrastet |
| Schwach reflektierende Ladung mit sehr niedriger Dielektrizitätskonstante | Schwaches Rücksignal, verminderte Genauigkeit oder Signalverlust nahe dem Tankboden |
| Unkorrigierte Elektronikdrift zwischen den Besichtigungen | Wachsende Abweichung von der Handpeilung, Risiko bei einer Übergabemess-Ladung |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Baumusterzulassung für die konkrete Ex-Zone und Gasgruppe, die der Tank verlangt
- Eine ausgewiesene Genauigkeitsklasse mit belegenden Prüfdaten, nicht nur eine Herstellerangabe
- Kompensationssoftware, die die tatsächliche Dampfzusammensetzung der gefahrenen Ladungen berücksichtigt, nicht nur Luft
- Service, der die Elektronikeinheit möglichst ohne Gasfreimachen des Tanks nachkalibrieren oder tauschen kann
Die Radaranzeige zu Beginn jeder Ladung, die das Schiff länger nicht gefahren hat, gegen eine Handpeilung prüfen — ein Wechsel der Dielektrizitätskonstante zwischen Produkten ist der häufigste Grund, warum ein bislang genaues Gerät zu driften beginnt.