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CT-Produktfokus Füllstandmessung

17.10.2017 Informationen über den Füllstand in Prozessanlagen sind essenziell: Die Standmessung liefert eine wichtige Regelgröße. Nachdem wir in der letzten Ausgabe neue Füllstandmessgeräte für Schüttgüter vorgestellt haben, geht es nun um Geräte zur Messung von Flüssigkeiten.

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1: Füllstandradar für SIL2- und -3-Anwendungen

Das 2-Leiter-FMCW-Füllstandradar Rosemount 5408 von Emerson kann bis SIL3 eingesetzt werden und ermöglicht genaue und zuverlässige Messungen. Darüber hinaus lässt sich das Füllstandmessgerät leicht bedienen und gestattet somit dem Anwender einen effizienteren Umgang mit der Messtechnik, wodurch gleichzeitig die Anlagensicherheit erhöht wird. Verbesserte On-board-Diagnosefunktionen unterstützen die vorbeugende Wartung und liefern relevante Informationen, um die Fehlerbehebung zu vereinfachen. Die Möglichkeit, eine Geräteüberprüfung oder eine Abnahmeprüfung auch aus der Ferne durchführen zu können, spart Zeit, erhöht die Effizienz einer jeden Anwendung und reduziert die Abhängigkeit von hochqualifiziertem Personal.

2: Neue FMCW-Radargeräte in 24- und 80-GHz-Technik

Krohne hat seine Optiwave-Serie von FMCW-Radar-Füllstandmessgeräten um sechs 24- und 80-GHz-Transmitter erweitert, darunter vier neue Geräte zur Messung von Flüssigkeiten. Die 2-Leiter-Geräte bieten Hart-7-Kommunikation und sind mit Prozessanschlüssen ab 3/4 Zoll verfügbar. Das Optiwave 3500 ist ein 80-GHz-FMCW-Radar-Füllstandmessgerät für hygienische Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkebranche sowie in der Pharmaindustrie. Es ist verfügbar mit zahlreichen Hygieneanschlüssen, der Messbereich reicht bis zum Prozessanschluss. Dank des schmalen Abstrahlwinkels und der geringen Blockdistanz eignet es sich für die Messung in schmalen Tanks, auch mit Rührwerken.

Optiwave 5400 ist ein 24-GHz-FMCW-Radar-Füllstandmessgerät für Flüssigkeiten in einfachen Prozessanwendungen in den Branchen Chemie, Öl und Gas sowie Energie. Es liefert genaue Messwerte in geschlossenen Tanks oder im Freien wie z. B. Flüsse oder Dämme (zur Speisung von Kühlkreisläufen), auch bei sich schnell ändernden Füllständen.

Optiwave 7400 ist ein 24-GHz-FMCW-Radar-Füllstandmessgerät für Flüssigkeiten in rauen Umgebungen wie beispielsweise Tanks mit Rührwerken, die korrosive Messstoffe enthalten, oder Nicht-Ex Anwendungen bis 700 °C. Dieses für die Branchen Chemie, Petrochemie, Energie sowie Öl und Gas entwickelte Gerät bietet eine große Auswahl von Antennenoptionen. Für Anwendungen mit korrosiven oder gefährlichen Flüssigkeiten stehen ein Flanschteller oder eine zusätzliche Metaglas-Abdichtung zur Verfügung. Das Schnellkupplungssystem ermöglicht das Entfernen des Messumformers unter Prozessbedingungen.

Optiwave 7500 ist ein 80-GHz-FMCW-Radar-Füllstandmessgerät für die gleichen Branchen wie das Optiwave 7400 und eignet sich für Bedingungen bis 150 °C und 40 bar. Sein schmaler Abstrahlwinkel und die geringe Blockdistanz ermöglichen den Einsatz in kleinen und schmalen Tanks mit Einbauten wie Rührwerke oder Heizspulen sowie für Tanks mit langen Stutzen. Das Gerät misst sogar durch Tankdächer aus nicht leitfähigen Werkstoffen.

3: Mit dem Radarstrahl durch die Wand

Mit dem Radarstrahl durch Glas- und Kunststoffwände hindurch misst auch das im vergangenen Jahr vorgestellte Füllstandradar Vegapuls 64 von Vega. Bei dem Gerät tragen mehrere Faktoren dazu bei, die Messung durch Schaugläser oder Kunststoffbehälter zu vereinfachen. Durch die deutlich niedrigere Frequenz (80 GHz) werden Störsignale bereits bei einer leichten Neigung zur Seite reflektiert, die Messung wird dadurch zuverlässiger. Sein großer Dynamikbereich ermöglicht es, dass Medien mit geringen Reflexionseigenschaften, also kleiner Dielektrizitätszahl, deutlich besser gemessen werden können als mit bisherigen Radarsensoren. Auch bei Schaum, extrem turbulenten Füllgutoberflächen, Kondensat oder Anhaftungen an der Antenne wird durch die höhere Messsicherheit eine zuverlässige Füllstandmessung möglich. Zudem lässt sich der Füllstand auch ganz nah am Behälterboden ermitteln. Die Genauigkeit liegt bei ±2 mm.

4: Präzise und berührungsfrei per Laser

Der Laser-Füllstand-Messumformer LLT100 von ABB ist ein robustes Messgerät für die berührungslose Füllstandmessung sowohl von Schüttgutmaterialien als auch von Flüssigkeiten. Die Messung ist unabhängig von den physikalischen Eigenschaften des Messmediums. Die Geräte lassen sich schnell montieren und sind wartungsfrei. Durch Verwendung eines Pulslasers für die Laufzeitmessung ermöglicht der Füllstandsensor eine sehr präzise Distanzmessung. Das Gerät erfüllt die Anforderungen für den Einsatz im Ex-Bereich sowie für Applikationen mit hohen Drücken oder Temperaturen.

5: Hydrostatische Pegelsonde

Die hydrostatischen Sonden Waterpilot FMX 21 von Endress+Hauser werden in der Prozess- und Umwelttechnik zum Erfassen von Füllständen und Pegeln verwendet. Der robuste Keramiksensor lässt sich universell einsetzen. Auch Schlämmen oder Salzwasser lassen sich messen. Eine integrierte Temperaturmessung und die automatische Dichtekompensation sorgen für ein präzises Messergebnis. Die Standard-Referenzgenauigkeit wird mit 0,2 % angegeben.

6: Robuste Pegelsonden

Wika hat sein Portfolio um zwei leistungsstarke Pegelsonden mit schlankem Design ergänzt. Die Pegelsonde Typ LW-1 eignet sich für die Füllstandüberwachung von Wasser und Abwasser. Typ LF-1 weist eine dauerhafte Beständigkeit in allen gängigen Ölen und Kraftstoffen auf. Beide Pegelsonden sind wegen des schlanken Gehäusedurchmessers von 22 mm (<1 Zoll) für den Einsatz in Rohren geeignet. Ein neues Abdichtungskonzept, Spezialkabel und weitere Optionen wie Ex- und Überspannungsschutz bei Blitzschlag sorgen für Sicherheit, auch unter harten Bedingungen. Die neuen Pegelsonden sind mit verschiedenen Ausgangssignalen verfügbar. Die Low-Power-Signale ermöglichen einen Batteriebetrieb ab 3,6 V, dessen Dauer durch schnelle Ansprechzeiten und einen geringen Stromverbrauch enorm erhöht wird. Die Überwachung der Messstofftemperatur ist über einen optionalen Analogausgang möglich. Die Parametrierung von Einheit und Fehlersignal sowie die Skalierung des Messbereichs erfolgen über Hart-Kommunikation.

7: Module ohne Neuabgleich austauschen

Der Messgerätehersteller Labom hat das modulare Gerätekonzept der Serie Pascal CV um den Differenzdruck-Messumformer Pascal CV Delta P erweitert. Das kompakte Modell ermöglicht einen einfachen Austausch verschiedener Funktionsmodule nach dem Prinzip „plug and measure“. Dabei lassen sich die Module vor Ort ohne Unterbrechung des Prozesses und ohne Neuabgleich austauschen. Die Geräte werden beispielsweise für die Überwachung von Filtern eingesetzt. Der Differenzdruckmessumformer misst nicht nur den Sättigungsgrad des Filters, sondern kann durch das An- oder Ausschalten eines angeschlossenen Gerätes auch direkt die notwendigen Maßnahmen einleiten. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Füllstandmessung in Chemie, Petrochemie, Verfahrenstechnik oder allgemeiner Prozesstechnik. Durch die Integration verschiedener Funktionsmodule ist je nach Bedarf auch nachträglich eine Erweiterung der Messaufgabe möglich. Zur Auswahl stehen unter anderem ein Schaltmodul mit zwei potenzialfreien Kanälen bis 0,5 A Schaltstrom, eine Multifunktionsanzeige, ein 4…20-mA-Ausgangssignal mit Hart-Protokoll und ein Profibus PA. Das Gerät erreicht bei einem Turndown von 5:1 eine Genauigkeit von ≤0,15 %. Der Nennbereich liegt zwischen 0,4 und 40 bar.

8: Differenzdruckmessung über lange Leitung

Das Differenzdruckmesssystems D-Pharp EJX40A von Yokogawa ist mit zwei über ein Elektrokabel verbundenen Drucksensoren ausgestattet und für die Messung von Füllständen in Großtanks und von großen Differenzdrücken bei gleichzeitig hohen statischen Drücken konzipiert. Derartige Messsysteme können entsprechende Füllstände und Dichten sehr gut bestimmen. Das System wird zur Füllstand- und Dichtemessung eingesetzt – es besteht aus zwei separaten Drucksensoren, die über ein Elektrokabel miteinander verbunden sind und entsprechend kommunizieren. Basierend auf den von beiden Sensoren gemessenen Drücken bestimmt der Messumformer Differenzdruck, Füllstand, Durchfluss und den Druck der Prozessmedien. Zur Füllstandmessung an Großtanks oder Destillationskolonnen kann das Verbindungskabel bis zu 45 m lang sein. Da die Sensoren nur über ein Elektrokabel verbunden sind, ist der Einfluss der Umgebungstemperatur bei hochpräzisen Differenzdruckmessungen gering. Die zwei Drucksensoren lassen sich auf die Messung verschiedener Differenzdruckbereiche einstellen – dadurch kann das Gerät hohe Differenzdrücke bis 70 MPa messen.

9: Kapazitive Füllstand­sensoren für zähe Medien

Wenn Flüssigkeiten immer zäher und zu Pasten werden, können die kapazitiven Näherungsschalter und Sensoren der Serie 26 von Rechner Sensors eingesetzt werden. Die halbkugelförmige Gestaltung der aktiven Fläche des Gehäuses und der Messelektroden bewirkt, dass anhaftende Materialien schneller ablaufen. Außerdem führt die Form aufgrund der erheblich größeren aktiven Fläche zu einem höheren Primärsignal. Die Sensoren können Füllstände von Produkten mit einer Permittivität ab 1,1 erfassen. Mögliche Produkte sind Flüssigkeiten wie Fruchtsaft, Öl, oder pharmazeutische Lösungen sowie Pasten und Schüttgüter. Für die Zonen 0, 1, 2, 20, 21, und 22 sind Atex-zugelassene Sensoren mit integrierter Auswerteelektronik, sogenannte „all in one“-Modelle, aber auch Namur-Sensoren mit separater Auswerteelektronik erhältlich.

10: Kompakte Ultraschall-Füllstandsensoren

Die kompakten Ultraschall-Füllstandsensoren Pico+TF von Microsonic messen berührungslos den Füllstand bei Normal- oder Überdruck von Flüssigkeiten und Schüttgütern. Mit vier verschiedenen Tastweiten decken sie einen Messbereich von 20 mm bis 1,3 m ab. Sie sind sowohl mit Analog- als auch mit Schaltausgang erhältlich. Aufgrund ihrer kompakten Gehäuseabmessung sind die Füllstandsensoren für die Abstandsmessung in beengten Einbauverhältnissen ausgelegt. Der Ultraschallwandler ist mit einer Folie aus PTFE geschützt. Die äußere Hülse aus PVDF mit einem Außengewinde von M22 x 1,5 dichtet den Ultraschallwandler gegen das Sensorgehäuse ab. Dieser hermetisch dichte Aufbau erlaubt den Einsatz der Füllstandsensoren in einer Umgebung bis 3 bar Überdruck.

11: High-end-Füllstandanzeiger

Der Drehflügel-Füllstandanzeiger der Molosroto-Baureihe von Mollet ist speziell für die Anforderungen in der Lebensmittelindustrie entwickelt worden. Die Hygiene-Varianten sind wahlweise mit Kompaktgehäuse oder mit druckfest gekapseltem Rundgehäuse aus V4A-Stahl ausgestattet. Auch Messflügel, Wellen und Prozessanschlüsse werden aus dem gleichen Werkstoff gefertigt. Die Auswahl an Prozessanschlüssen wurde um die Milchrohrverschraubung (DIN 11851) und die Clampverbindung (DIN 32676) erweitert. Dicht­ringe und Flansch-Dichtungen entsprechen den Anforderungen des BfR sowie der FDA. Die Geräte können auch im Ex-Bereich eingesetzt werden.

12: Verkabelter Grenzstandmelder

Emerson hat den verkabelten, Hart-fähigen Vibrationsgrenzwertschalter Rosemount 2140 vorgestellt. Das einfach zu bedienende Gerät besitzt zahlreiche Diagnosefunktionen und eröffnet dem Anwender die Möglichkeit, eine wiederkehrende Geräteprüfung auch aus der Ferne durchzuführen. Der Grenzwertmelder kann bis 260 °C und unter rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden und funktioniert nahezu unbeeinflusst von Durchfluss, Blasenbildung, Turbulenzen, Schaum, Vibrationen, Sedimentbildung, Belagsbildung, Flüssigkeitseigenschaften und Produktvariationen. Für sicherheitskritische Applikationen ist eine eigene, nach IEC61508 zertifizierte Version mit einem SSF-Wert von 97 % und 96%iger Diagnoseabdeckung verfügbar.

CT-Produktfokus Füllstandmessgeräte: Von fest bis zäh den Füllstand im Blick

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Heftausgabe: Oktober 2017
Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK

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Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK
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