Abfüllstation mit Wägeproblemen

Bei der Inbetriebnahme einer Flüssigkeitsmischstation in einer Raffinerie wurden beim Betrieb des im Mischbehälters (Abbildung 1) eingebauten Rührwerkes unzulässige Schwankungen der Wägeanzeige beobachtet, deren eigentliche Ursache unbekannt war.

Kötter Consulting Enginers wurde beauftragt, eine meßtechnische Ursachenanalyse durchzuführen, bei der zuerst Anschlagversuche an den Behältern (Batch Blender und Hopper) durchgeführt wurden. Die Auswertung der erfaßten Schwinggeschwindigkeiten wies eine Eigenform bei 2,4 Hz als Kippbewegung und eine weitere Eigenform bei 5,5 Hz als vertikale Starrkörperbewegung des Batch Blenders aus.

Entscheidend für das Wägesignal der eingebauten Wägezellen waren jedoch die vertikalen Relativverschiebungen an der Meßzelle, die zusammen mit der relativen Schwinggeschwindigkeit in Abbildung 2 dargestellt sind. Die Eigenfrequenzen des Batch Blenders mit ca. 2,4 Hz und 5,4 Hz bei 25.000 kg Befüllung finden sich als Schwingungsüberhöhung wieder. Entscheidend für den Schwingweg ist die Amplitude bei 0,48 Hz. Diese markante Schwingung konnte auf ein "Schwappverhalten" der Flüssigkeit im Behälter (Abbildung 3)zurückgeführt werden.

Eine vereinfachte Berechnung dieser „Schwappfrequenz“ der 1. Eigenform erfolgt über die Größen Radius und Wasserhöhe. Der Vergleich von berechneter und gemessener Schwappfrequenz bei zwei unterschiedlichen Befüllungsständen (m1 = 25.000 kg, m2 = 4.390 kg) zeigte eine gute Übereinstimmung:

Masse: m1
Höhe: 2,6 m
Berechnet: 0,51 Hz
Gemessen: 0,48 Hz

Masse: m2
Höhe: 0,5 m
Berechnet: 0,35 Hz
Gemessen: 0,37 Hz

Eine Reduzierung dieser Schwappschwingungen ist durch direkte Einbauten im Behälter möglich. Im vorliegenden Fall konnte durch eine Anpassung der Auswertelektronik der Einfluß des Flüssigkeitsschwappens (Amplitude 5 µm) ausgeglichen werden.