Ex-Schutz-Messtechnik, Füllstandsmesstechnik, Radar, Vibrationsgrenzschalter

Halb voll oder halb leer?

Mit dem Einbau eines Schauglases ist es nur selten getan, will man den Füllstand in Behältern, Silos und Leitungen erfahren. Diese „offline-Messung“ ist eben wenig geeignet zur Weitergabe der Daten oder gar zur automatischen Überwachung des Füllstandes. Notwendig und angestrebt ist üblicherweise eine mehr oder weniger exakte Erfassung der Füllhöhe und die regelmäßige oder ständige automatische Weiterleitung der Messwerte an Steuerungen und/oder Visualisierungssysteme. Das setzt voraus, dass eine Messtechnologie gewählt wird, die der Behältergeometrie, dem Füllgut, den Ansprüchen an die Genauigkeit der Messungen, anderen technischen Kriterien und schlussendlich auch dem Budget angepasst ist.

Mehr Druck und Temperatur

Eher das obere Ende kritischer Umgebungsbedingungen markieren Einsätze mit hohen Medientemperaturen und zusätzlicher Druckbeaufschlagung. Sensoren, aber auch die Einbauumgebung erreicht hier schnell die Grenze der Leistungsfähigkeit. Darunter leidet auch der Einsatz der Radarsensoren in den verschiedenen Bauarten. Aufgrund des möglichen breiten Einsatzspektrums und bestimmter Vorteile bei der Füllstandmessung haben diese Geräte in den letzten Jahren ein wachsendes Einsatzspektrum gewonnen.

Das wird nun nochmals erweitert durch Typen mit besonderer Druck- und Temperaturfestigkeit. Bis 400 bar und von –200 bis 400 Grad Celsius reichen die zulässigen Betriebsbereiche. Speziell zum Einbau in Bypässen oder Messkammern steht als Variante eine Einstabsonde zur Verfügung. Keine Gefahr von Brückenbildung sowie hohe Ansatzverträglichkeit und Empfindlichkeit sollen die Sonde auszeichnen.

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Die erste Dichtstufe aus Keramik mit Grafitdichtungen ist heißdampfbeständig. Als zweite Dichtstufe dient eine gasdichte Glasdurchführung. Diese verhindert sicher und zuverlässig den Austritt von toxischen Gasen und Flüssigkeiten im Fehlerfall. Schaum und turbulente, unruhige Oberflächen beeinträchtigen das Messergebnis Messprinzip-bedingt nicht. Darüber hinaus erfüllt das Gerät die Anforderungen an die funktionale Sicherheit SIL2 (Safety Integrity Level) nach IEC 61508 / IEC 61511

Auch für besonders ­„saubere“ Einsätze

Eine weitere Möglichkeit der Füllstand­überwachung ist die Grenzstand­detektion. Während mit Hilfe der Radartechnologie meist eine kontinuierliche Füllhöhenüberwachung stattfindet, schaltet der Grenzstanddetektor nur bei einer bestimmten Füllhöhe im Behälter. Damit dient er als Steuerungs- und häufig als Sicherheitselement. In der Verfahrenstechnik häufig eingesetzt werden Vibrationsgrenzschalter.

Neben Druck und Temperatur bilden hier die geforderte Hygiene mitunter hohe Anforderungen an die Messtechnik. Reinigungs-, Sterilisations- und Desinfektionsverfahren setzen den medienberührten Teilen der Sensorik, mitunter auch dem Messgerät zu. Betroffen sind vor ­allem die Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Für solche Anwendungen sind besondere Robustheit und Reinigungsfähigkeit gefordert. Ein polierter Sensor mit leicht zu reinigenden Prozessanschlüssen und vollverschweißtem Gehäuse in Schutzart IP69K soll diese speziellen Bedingungen erfüllen. Und auch an die Randbedingungen haben die Konstrukteure offenbar gedacht: Das Gehäuse ist mit einem gelaserten Typenschild versehen und damit besonders geeignet für den Einsatz in Lebensmittelanlagen, in denen oft auch von außen mit Hochdruck gereinigt wird. Trotz der Zulassung EHEDG und der Einsatztemperatur bis 150 Grad Celsius verfügen die Verfahrenstechniker über eine „saubere“ Lösung im unteren Preissegment.

Damit es nicht knallt

Neben den genannten Anforderungen ist in vielen Bereichen der Verfahrenstechnik ein weiteres Problem zu berücksichtigen: die Explosionsgefahr. Entsprechend ausgerüstet muss die Messtechnik sein. Als drittes Prinzip der Füllstandmesstechnik, das selbstverständlich auch in nicht explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wird, kommt die Ultraschalltechnik in Frage. In der Ex-schutz-Version mit Flanschmontage ist der Schwinger in einem Gehäuse dicht verschweißt. Mit dem Gehäusewerkstoff PVDF ist es für die Messung chemisch aggressiver Medien ausgelegt. 10 Meter Messbereich und Prozesstemperaturen von –40 bis 80 Grad Celsius markieren die Einsatzgrenzen. Das vom Sensor getrennte Messgerät kann in bis zu 300 Meter Entfernung vom Sensor, und damit außerhalb der Ex-schutz-Zone montiert werden.

Die Vielfalt der Messtechnologien lässt für nahezu jeden denkbaren Einsatz die Wahl zwischen verschiedenen Messsystemen, und sogar zwischen verschiedenen Messprinzipien. Selbst wenn die Umgebungsbedingungen problematisch sind, findet sich in aller Regel eine technisch vernünftige und auch wirtschaftliche Lösung – wenn man sich ausreichend informiert. Eine Lösung für alles gibt es hier sicher nicht, sehr wohl aber für alles eine Lösung.Meinolf Droege

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