Feldtanks

Behälterstand-sensoren

Messen Sie den Füllstand in einem belüfteten Flüssigkeitstank mit einem tauchfesten Druckmessumformer.

Der Füllstand von Flüssigkeiten kann mit einem tauchfesten Druckmesswandler bestimmt werden, der laufend den Druck am Boden des Behälters oder an einem beliebigen Messpunkt misst, an dem die Messumformermembran positioniert ist. Wenn der Druckmessumformer am unteren Ende des Füllstandbereichs angeordnet ist, also zum Beispiel auf dem Behälterboden, ist der Druck proportional zur Höhe der Flüssigkeit unmittelbar über ihm.  Bei zur Atmosphäre hin offenen Behältern ist der Druckmessumformer außerdem – zur Berücksichtigung und Korrektur von Luftdruckänderungen – mit einer Luftröhre im Kabel konfigurierbar.

tauchfester Druckmessumformer in einem Behälter

SO RECHNEN SIE

Füllstandmessung mit tauchfesten Druckmessumformern

Der Druck am Boden des Behälters bzw. Flüssigkeitskörpers steht in Bezug zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels. Dieser füllstandabhängige Druck ist der sogenannte Schweredruck oder „hydrostatische Druck“. Gängige Einheiten für den hydrostatischen Druck sind u. a. Zoll oder Meter Wassersäule. 27,679 Zoll Wassersäule (WS) entsprechen etwa 1 psi bei 37,8 °C (100 °F). Das Volumen des Inhalts oder die Form des Gefäßes spielen für den hydrostatischen Druck keine Rolle – für den Druck ist die Höhe entscheidend. Ob in 27,679 Zoll Tiefe in der Mitte eines großen Wasserkörpers oder in einem kleinen Wassereimer gemessen – der hydrostatische Druck ist derselbe. Moderne SPS und HMIs berechnen den Behälterfüllstand anhand der Geometrie des Behälters und des spezifischen Gewichts der Flüssigkeit. Wasserdichte bei 37,8 °C (100 °F) = 960 kg/m³. Das nachfolgende Beispiel zeigt, dass der von einer Säule Wasser ausgeübte Druck von der Höhe der Wassersäule abhängig und vom jeweiligen Volumen unabhängig ist (angegebene Werte im Zoll-System).

BEISPIEL

(Höhe des Behälters (Zoll) / 27,68" Wassersäule) x Dichte der Flüssigkeit =Messbereich in psi

 

420 Zoll hoher Wasserbrunnen

(420" / 27,68") x 1,00 = 15,17 psi

 

420 Zoll hoher Dieseltank

(420" / 27,68") x 0,833 = 12,64 psi

MECHANISCHER EINBAU

Beim Einbau eines tauchfesten Druckmessumformers sind verschiedene Aspekte zu überlegen. Die Zeichnung zeigt eine Möglichkeit für den Einbau des tauchfesten Messumformers AST4510 in einen Tank mit einer starren Leitung. Der AST4510 verfügt standardmäßig über eine 1/2"-NPTa-Durchführung am Kabelanschlusssockel. In Behältern mit turbulenten Strömungen durch ein Einfüllrohr oder einen Rührer kann der Messumformer mit einem starren Kunststoff- oder Metallmantel um das Kabel versehen werden, damit er im Behälter nicht bewegt wird. Diese Möglichkeit wird häufig für mobile Anwendungen wie Schiffe oder Schienenfahrzeuge oder in anderen Anwendungen genutzt, in denen ein Behälter von Ort zu Ort bewegt wird (Kraftstoffbehälter für Baustellen, Transportbehälter für Chemikalien, z. B. zu Bohrinseln).

tauchfester Druckmessumformer im Behälter mit Befestigungsteilen

Die Kabeldurchführung wird in einem Spund oben am Behälter aufgehängt. Eine gängige Methode ist die Montage mit einem Spund 1,5" NPTi auf 1/2" NPTi-Gewinde für die starre Durchführung. (Andere Spundgrößen sind für verschiedene Anwendungen erhältlich.) Am Austrittspunkt aus dem Behälter wird das Kabel von einer Kabelzugentlastung abgefangen und zum Schaltkasten geführt. Dieselbe Kabelzugentlastung kann an der Abzweigdose zum Abhalten der Luftröhre verwendet werden. Falls Anforderungen an den Explosionsschutz bestehen, kann dies in einem nicht gefährdeten Bereich mit Anbindung an die eigensichere Barriere erfolgen. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Abzweigdose am Boden ordnungsgemäß so zur Atmosphäre hin gelüftet ist, dass der Eintritt von Wasser verhindert wird. In dieser Anwendung ist der Sensor oberhalb des Behälterbodens angeordnet. Da der Behälterboden tendenziell von Schlamm und Schlick besiedelt ist, wurde eine Höhe von 100 Millimetern eingerechnet, damit der Prozessanschluss nicht mit der Zeit verstopft. Die Messumformermembran befindet am oberen Ende des Prozessanschluss-Sechskants, sodass der Kunden die Differenz zum leeren Behälter berechnen kann. Eine andere Option wäre ein tauchfester Druckmessumformer mit bündiger Membran, wie z. B. der AST4520.

leer
tauchfester Druckmessumformer
AST4510
tauchfester Druckmessumformer mit bündiger Membran
AST4520
tauchfester PVDT/PTFE-Druckmessumformer
AST4530

In wieder anderen Anwendungen wird der tauchfeste Druckmessumformer direkt in ein eigensicheres Funkgerät an der Oberseite des Behälters gebaut. Dadurch reduzieren sich die Kosten für den Messumformer, da weniger Kabel benötigt wird, und eventuell zusätzlich der Einbauaufwand. Bei kürzeren Kabelstrecken kann TE auch ein stromsparendes Spannungsausgangssignal bereitstellen, wenn das System batteriegespeist ist. Weniger Stromaufnahme übersetzt sich hier in eine längere Standzeit der Batterie und weniger Wartungsaufwand. 

ZUSAMMENFASSUNG

Tauchfeste Druckmessumformer sind kosteneffektiv, ausgezeichnet mit verschiedenen Flüssigkeiten kompatibel, gegenüber Reflexion und Schaumbildung unempfindlich und können in batteriegespeisten Anwendungen Strom sparen. Tauchfeste Druckmessumformer zur Füllstandüberwachung werden bevorzugt in Süßwasser-, Dieselkraftstoff- und Chemikalien-Transportbehältern eingesetzt.