Problemlösung für die Füllstandmessung: Feldinstrumentierung nach Maß

Eine Philosophie machts einfach

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Füllstände von Flüssigkeiten, Schüttgütern oder verflüssigten Gasen müssen in allen Branchen erfasst werden. Die angebotenen Messverfahren ermöglichen zwar für jede Aufgabe eine maßgeschneiderte Lösung, die richtige Wahl zu treffen ist aber nicht unbedingt einfach, denn kein Verfahren eignet sich für alle Anwendungen gleichermaßen.

Zur Füllstandmessung gehört die Grenzstanddetektion ebenso wie kontinuierliche Messungen der Füllstände von Flüssigkeiten oder Schüttgütern sowie die Messung von Trennschichten. So unterschiedlich wie die Aufgaben sind auch die in Frage kommenden Messverfahren: Die Bandbreite reicht von Schwinggabelsonden, die sich zur Grenzstanddetektion in fast allen Branchen durchgesetzt haben, bis hin zur Radiometrie, die auch unter erschwerten Bedingungen das Messgut berührungslos detektiert.

An die Applikation angepasste Technik
Mit über 300 000 gelösten Füllstand-Anwendungen pro Jahr gilt Endress+Hauser als der Sensorhersteller mit der größten Erfahrung im Bereich der Feldinstrumentierung: Messaufnehmer nach dem Vibrationsprinzip, kapazitive oder konduktive Verfahren oder Aufnehmer, die nach dem Laufzeitverfahren arbeiten, gehören ebenso zum Portfolio wie radiometrische Systeme für erschwerte Einsatzbedingungen.
Die große Auswahl erleichtert es dem Anwender, eine auf seine Anwendung maßgeschneiderte Lösung zu finden, die nicht nur technisch den Anforderungen genügt, sondern auch hinsichtlich Preis-Leistung überzeugt. Anwender aus dem Bereich der Chemie und Petrochemie schätzen zudem, dass es Geräte gibt, welche die Anforderungen der DIN EN IEC 61508 und IEC61511 (SIL) erfüllen. Die Normen gelten für alle Anwendungen, in denen elektrische, elektronische oder programmierbare elektronische Systeme zur Ausführung von Sicherheitsfunktionen eingesetzt sind und ein Fehlverhalten dieser Systeme massiven Einfluss auf die Sicherheit von Personen, Umwelt oder Anlagen hat.
Eine einheitliche Bedienphilosophie mit einem mehrzeiligen Klartext-Display erleichtert zudem die Handhabung der Messgeräte. Dazu kommt eine durchdachte Segmentierung bei den Auswerteelektroniken, dank derer der Anwender immer nur so viel technische Features bezahlen muss, wie er wirklich braucht. Das Spektrum reicht beispielsweise bei Ultraschallsensoren vom einkanaligen Füllstandmessgerät mit 4 bis 20 mA Stromausgang bis hin zur kompletten Steuerung mit sechs Ausgangsrelais und Profibus-Schnittstelle, die es wahlweise im einfach zu montierenden Hutschienengehäuse oder für die direkte Feldmontage gibt.
Verschiedene Prinzipien – eine Philosophie
Unterschiedliche Anforderungen bei der kontinuierlichen Füllstandmessung in Flüssigkeiten und Feststoffen erfordern speziell abgestimmte Verfahren. Messgeräte, die nach dem Laufzeitverfahren, also entweder mit Radarimpulsen oder Ultraschallwellen arbeiten, bieten dafür oft die besten Voraussetzungen. Die prinzipielle Funktionsweise des berührungslosen Verfahrens ist einfach: Die Radarimpulse oder Ultraschallwellen werden von einem Sensor abgestrahlt, an der Füllgutoberfläche reflektiert und vom gleichen Messgerät wieder aufgefangen. Aus der Laufzeit wird bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit die Entfernung zwischen Sender und Oberfläche bestimmt. Unter Berücksichtigung der Behältermaße lässt sich hieraus sehr einfach der Füllstand errechnen.
Füllstandmessung mit Ultraschall ist bei Flüssigkeiten und Schüttgütern eine bewährte und preiswerte Methode; sie ist unabhängig von Mediendichte, elektrischen Leitfähigkeit und Viskosität des Messgutes. Einbaubedingte Störreflexionen lassen sich problemlos ausblenden.
Füllstandmessung mit Mikrowellenradar ist die sichere Lösung bei Flüssigkeiten unter extremen Prozessbedingungen sowie bei ausgasenden oder aggressiven Medien. Das geführte Radar hat seinen Platz sowohl in Grundstoffanwendungen als auch im Bereich flüssiger Medien. Die Entwicklung ist jedoch nicht stehen geblieben:
Radar für Füllstand von Schüttgut
Zu den zahlreichen Neuerungen, die Endress+Hauser 2004 vorstellte, gehört auch ein berührungsloses, also nicht geführtes Radarsystem, das sich für eine kontinuierliche Füllstandmessung bei vorzugsweise pulvrigen und stückigen Schüttgütern eignet. Die Empfindlichkeit der eingesetzten Radarsensoren ist so hoch, dass sie auch mit den bei Schüttgütern meist schlechten Reflexionseigenschaften zurechtkommen. Messbereiche bis 70 m ermöglichen auch den Einsatz in großen Behältern. Typische Einsatzbereiche gibt es in hohen Silos mit stark staubenden Schüttgütern aber auch bei Flugasche, Klinker oder Eisenoxid.
Wo andere passen: Radiometrie
Bereits 1962 kamen die ersten radiometrischen Messsysteme von Endress+Hauser auf den Markt. Seitdem sind zwar über vier Jahrzehnte vergangen, aber die grundlegenden Vorteile der Methode sind gleich geblieben. Das Prinzip eignet sich überall dort, wo andere Verfahren beispielsweise aufgrund extremer Prozessbedingungen oder wegen mechanischer, geometrischer oder baulicher Gegebenheiten versagen.
Die neuesten Geräte der Serie Gammapilot M bieten dabei vor allem den Vorteil, dass sie sich nicht nur zur Füllstandmessung, sondern auch zur Grenzstandserfassung, Trennschicht- und Dichtemessung eignen. Für unterschiedliche Aufgaben braucht der Anwender so nur ein Gerät, was die Lagerhaltung drastisch vereinfacht.
Die Kompakttransmitter arbeiten berührungslos. Sie werden außen am Behälter angebracht und messen durch die Behälterwand. Das macht sie unabhängig vom Medium und dessen Eigenschaften: Der Gammastrahler, ein Cäsium- oder Kobaltisotop, sendet eine Strahlung aus; sie wird beim Durchdringen der Behälterwand und des Mediums gedämpft. Auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters oder Rohres wird ein Detektor montiert, der die empfangene Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Messeffekt ergibt sich also dadurch, dass das zu messende Produkt die Strahlung absorbiert, bei Füllhöhen- und Grenzstandmessungen ganz, bei Dichte- und Trennschichtmessungen teilweise. Dank modernster Technik ist die Strahlenbelastung für die Umgebung dabei nur gering. Sie entspricht in etwa der natürlichen Strahlungsbelastung auf 3000 m Höhe, also beispielsweise auf der Zugspitze. Der Sensor überwacht sich selbst und gibt eine Warnung aus, wenn der Wechsel von Komponenten ansteht. Die Bedienung entspricht der aller anderen Füllstandmessgeräte. Standardisierte Kommunikationsprotokolle wie Hart, Profibus PA und Foundation Fieldbus werden unterstützt.
Halle 7, Stand F29
Radar KEM 486
Geführtes Radar KEM 487
Kapazitive Verfahren KEM 488
Radiometrie KEM 489
Ultraschall KEM 490
Vibrationsprinzip KEM 491

Spezialist für die Prozessautomation
Als Marktführer in der Füllstandmesstechnik ist Endress+Hauser auch Spezialist in den Bereichen Durchfluss, Druck, Analyse, Temperatur und Registrierung. Dabei gehen die Leistungen weit über das Einrichten der Messstellen hinaus: Tooling-Konzepte unterstützen den Anwender bei Planung, Inbetriebnahme, Service und Automation der Geschäftsprozesse, bei Asset-Management und Visualisierung von Prozessdaten.

Marktplatz für Abwasser- und Abfalltechnik
Fachausschuss Füllstandmessung des VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik
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