Hydrostatische Füllstandsmessung

Der Klassiker stellt sich vor: Hydrostatische Füllstandsmessung

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Die Bauform des Differenzdrucktransmitters (Bild 8), gilt speziell innerhalb der Chemie und Petrochemie als Stand der Technik. Differenzdrucktransmitter bieten den Vorteil, dass bereits in der Intelligenz des Transmitters der Druck der Gasphase eines gasdicht geschlossenen Tanks vollständig kompensiert und aus der Füllstandsmessung herausgerechnet werden kann. Der Anwender erhält somit eine hydrostatische Füllstandsmessung, die ohne zusätzliche Kompensationsmaßnahmen oder weitere Sensoren die korrekte Füllhöhe anzeigt. Diese aufwendige Messtechnik spiegelt sich jedoch im Preis, sowohl des Gerätes selbst als auch in der zugehörigen Installation, wieder.

Vorteile und Einschränkungen der hydrostatischen Füllstandsmessung

Die hydrostatische Druck- bzw. Füllstandsmessung erfreut sich einer anhaltend hohen Beliebtheit, bedingt durch die hohe Robustheit, große Zuverlässigkeit und einfache Installation dieser Technologie. Die größten Vorteile und Einschränkungen gegenüben alternativen Messverfahren sind folgende Eigenschaften:

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Vorteile:

- Bewährtes und etabliertes Messprinzip mit hoher Zuverlässigkeit durch millionenfache Erprobung

- Robustes Messverfahren, unbeeinflusst von Störstoffen und -faktoren wie Staub, Schaum, Dämpfen, Anhaftungen, Schmutzstoffen, u.v.m.

- Messung unbeeinflusst von vielen physikalischer Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante oder Viskosität

- Füllstandsmessung unabhängig von Behältergeometrie und vorhandenen Einbauten

- Einfachste Installation und Anwendung durch Tauchsonden und konventionelle Drucksensoren ohne dass eine Kalibrierung oder Justage erforderlich wird

- Direkter Kontakt zum Füllmedium

- Vielzahl alternativer Bauformen und Messverfahren für nahezu jede Anwendung

Einschränkungen:

- Für Feststoffe ungeeignet

- Genaue Messung erfordert konstante Dichte oder Dichtemessung des Mediums

Hydrostatische Füllstandsmessung in der Praxis

Die Auswahl eines Füllstandssensors ist oftmals von einer großen Unsicherheit hinsichtlich der jeweiligen Eignung einer Technologie in der spezifischen Applikation geprägt. Die große Popularität hydrostatischer Sensoren liegt in deren einfacher Anwendung, einer geringen Fehleranfälligkeit von der Installation bis hin zum Dauerbetrieb, sowie deren großer Störgrößentoleranz und Eignung der Technologie für nahezu alle Einsatzbedingungen begründet. Dennoch gilt es auch hier einige wichtige Fallstricke zu vermeiden, um dieses Messverfahren effektiv und sicher zur Füllstandsmessung zu nutzen.

Der Einfluss der Temperatur, speziell deren Einfluss auf die spezifische Mediumsdichte, muss für eine korrekte Füllstandsmessung immer in die Berechnung des Niveaus einfließen. So führt ein Anstieg der Prozesstemperatur zu einer geringeren Dichte des Mediums und einem entsprechend ansteigenden Füllstand, jedoch nicht immer zu einem ebenso stark steigenden hydrostatischen Druck. Dies führt zu einer Ungenauigkeit in der Berechnung, z. B. einer Mindermessung des Füllstandes.

Daher wird eine hydrostatische Füllstandsmessung vor allem in Applikationen eingesetzt, die sich innerhalb bekannter Prozessgrenzen bzw. einer bekannten Dichte des Mediums bewegen. Sollte der Prozess eine stark variierende bzw. unbekannte Dichte beinhalten, so wird diese üblicherweise durch zusätzliche Sensoren kompensiert. Auch deshalb verfügen eine Reihe von Drucksensoren über zusätzliche, integrierte Temperatursensoren die eine Erfassung der Medientemperatur zur Dichtekompensation ermöglichen.

Das Medium und dessen Eigenschaften, insbesondere dessen Viskosität und Feststoffanteil entscheiden über den Einsatz eines Drucksensors in klassischer Bauform mit Druckkanal oder mit frontbündiger Membran.

Ein Drucksensor mit Druckkanal (Bild 4) sollte immer dann eingesetzt werden, wenn das Medium dünnflüssig und möglichst frei von groben Verschmutzungen ist. Neigt ein Medium jedoch zu Anhaftungen, ist hochviskos oder stark partikelhaltig, so wählt man einen Sensor mit frontbündiger Membran (Bild 5). Eine frontbündige Membran verhindert im Gegensatz zu einem Sensor mit Druckkanal, dass ein solcher Druckkanal verstopfen oder das Medium in diesem aushärten oder auskristallisieren kann.

Eine Verstopfung des Druckkanals verlangsamt die Messung bzw. verhindert im Extremfall eine korrekte Druckmessung sogar vollständig. Beachtet man also bereits in der Auswahl eines konventionellen Drucktransmitters die Eigenschaften des zu messenden Mediums, so kann die hydrostatische Druckmessung selbst unter härtesten Bedingungen zuverlässig eingesetzt werden. Pegelsonden (Bild 7) als spezifische Bauform eines Drucktransmitters werden sowohl in verschmutzten Medien, wie z. B. Abwasser, als auch in reinen Medien, wie z. B. Kraftstoff oder Grundwasser, eingesetzt. Hierbei werden sowohl frontbündige Produktausführungen, als auch weite Druckkanäle genutzt, um eine hohe Zuverlässigkeit der Füllstandsmessung in der Tauchanwendung zu gewährleisten.

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