Hydrostatische Füllstandsmessung

Der Klassiker stellt sich vor: Hydrostatische Füllstandsmessung

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In der Differenzdruckmessung durch Prozesstransmitter (Bild 9) ist die Positionsabhängigkeit eine häufige Quelle von Ungenauigkeiten in der Füllstandsmessung. Die Messstellen des Mediums und der Gasphase werden typischerweise durch ölgefüllte Kapillare mit der Differenzdruckmesszelle verbunden (in Bild 9 blau bzw. rot dargestellt). Die Höhendifferenz der Messstellen zum Differenzdrucktransmitter führen zu hydrostatischen Drücken innerhalb der Kapillare (siehe Bild 10), die einen Über- bzw. Unterdruck an der Messzelle darstellen und somit die hydrostatische Druckmessung verfälschen.

Die daraus resultierende Ungenauigkeit des Messergebnisses muss bereits bei Installation durch eine Lagekorrektur und die Konfiguration des Differenzdrucktransmitters korrigiert werden, damit dieser vollautomatisch eine Kompensation dieser Störfaktoren vornimmt. Es ist daher empfehlenswert den Transmitter grundsätzlich unterhalb der Höhe der Füllstandsmessstelle zu positionieren, um einen negativen hydrostatischen Druck bzw. Unterdruck auf die Füllstandsmessung auszuschließen.

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Wohin entwickelt sich die Hydrostatik

Bedingt durch die große Verbreitung industrieller Drucksensoren und deren Herstellung in millionenfacher Ausführung haben hydrostatische Drucksensoren einen signifikanten Preisvorteil gegenüber vielen alternativen Füllstandsmessverfahren erreicht. Die Verbreitung von Drucksensoren zur Füllstandsmessung wird daher vor allem in der Breitenanwendung ohne besondere Anforderungen an die Messtechnik weiterhin ansteigen. Folgerichtig wird die hydrostatische Füllstandsmessung gegenüber alternativen Messprinzipien auch in Zukunft einen weiterhin ansteigenden Marktanteil zeigen und eine wirtschaftliche Füllstandsmessung in vielen neuen Anwendungen ermöglichen.

Alternative Materialien

In den vergangenen Jahren konnte man den Trend auf dem Markt beobachten, durch die hydrostatische Füllstandsmesstechnik alternative Messprinzipien zu ersetzen und diese verstärkt in vielen Anwendungen der Prozessmesstechnik einzusetzen. So ist ein klarer Trend zur Messung von aggressiven Medien (z. B. Säuren und Laugen) erkennbar, der die üblichen Anwendungsbedingungen des Einsatzes von Drucksensoren im Maschinenbau deutlich überschreitet. Diesen oftmals klassisch in der Prozessindustrie präsenten Medien begegnen Hersteller von Drucksensoren mit einer deutlichen Anpassung im Produktdesign.So findet man vermehrt den Einsatz alternativer Werkstoffe und Beschichtungen von Drucksensoren bzw. deren medienberührenden Teile vor. Titan, Gold, Keramik, Teflon und viele weitere Materialien, sind bereits heute im Markt erhältliche und gängige Werkstoffoptionen für Drucksensoren, deren Bedeutung in Zukunft weiter zunehmen wird.

Hygienic Design

Das Stichwort „Hygienic Design“ bzw. hygienegerechte Konstruktion, ursprünglich aus der Pharma-, sowie Nahrungs- und Genussmittelindustrie stammend, findet einen immer größeren Anklang auch in der chemischen Industrie. Die spezifischen Anforderungen dieser Branchen an eine größtmögliche Reinheit der zu messenden Produktionscharge, an eine optimierte Reinigbarkeit aller medienberührenden Teile der Prozessinstrumentierung, hohe Medien- und Umgebungstemperaturen, u.v.m. haben in einer Vielzahl spezialisierter hydrostatischer Drucksensoren eine Umsetzung gefunden. Die Vorteile einer hygienegerechten Konstruktion begründen sich aus den steigenden Anforderungen in der Produktion chemischer und petrochemischer Produkte hinsichtlich Reinheit und Güte.

Kleinere Batchgrößen, schnellere und häufigere Chargenwechsel, folglich eine höhere Flexibilität in der Produktion – ohne das Risiko von Kreuzkontaminationen durch Produktreste aus vorhergehenden Chargen - bietet die hygienegerechte Konstruktion aller medienberührten Bauteile. Aufgrund dieser Vorteile finden bereits heute hydrostatische Füllstandssensoren in hygienegerechter Ausführung auch in vielen klassischen Anwendungen der Prozessinstrumentierung in der chemischen Industrie ihren Einsatz.

Intelligentere Drucksensoren

Hydrostatische Drucksensoren haben in der Vergangenheit oftmals einfache Anwendungen mit hoher Preissensitivität besetzt. Im Zuge einer weiterhin ansteigenden Komplexität der Regelungstechnik und Prozesssteuerung, sowie durch die Verdrängung alternativer Messprinzipien durch die hydrostatischer Füllstandsmesstechnik, steigen auch die Anforderungen an hydrostatische Drucksensoren weiter an. Anforderungen wie digitale Kommunikation, Programmierbarkeit oder interne Tanklinearisierung haben bereits eine Umsetzung in Prozessdrucktransmittern gefunden.

Diese Anforderungen werden jedoch zukünftig vermehrt auch an vermeintlich einfachere und kostengünstigere Industrietransmitter gestellt. Führende Anbieter industrieller Drucksensoren haben bereits durch neue, spezielle Modelle reagiert. Es ist daher zu erwarten, dass Anwender hydrostatischer Füllstandssensoren zukünftig eine deutlich zunehmende Anzahl konventioneller Industrietransmitter mit umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten im Markt vorfinden werden.

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