Füllstand

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Allgemeines

Der  Füllstand ist in vielen Bereichen ein wichtiger Prozessparameter

Technik

Füllstandsbestimmung  mittels beührungsloser Messmethoden

Lösung

Diese  Lösung zur Füllstandsmessung bietet Ihnen RGI

Ihre Spezialisten für berührungslose Messungen

Als  international aktiver und renommierter Hersteller, Lieferant und Dienstleister für Geräte, Anlagen und Systeme zur berührungslosen Erfassung verschiedener Prozessparameter (z.B. Dichte und Feuchte) vorwiegend von Schüttgütern (z.B. Kohle und Kalisalz) wollen wir unseren Kunden die effektivsten Lösungen für Ihre Prozesse anbieten.

Durch  die Analyse der Kundenprozesse und der Einsatzbedingungen vor Ort werden letztlich die möglichen technischen Lösungen definiert. Wie diese aussehen können, erfahren Sie in diesem Abschnitt.

mobirise, pixabay

Füllstand

In  vielen industriellen Prozessen wird der Füllstand als Füllhöhe in offenen oder geschlossenen Behältern sowohl für Flüssigkeiten und Schüttgüter ermittelt, um z.Bsp. zeit- oder prozesstechnische Abläufe zu steuern.

Oft  wird daher der Füllstand auch in Kombination mit anderen Größen verwendet und verarbeitet.

Um  den Füllstand zu ermitteln, gibt es verschiedene Methoden und Messprinzipien, wobei man bei den Methoden zunächst zwischen Grenzstanddetektierung und kontinuierlicher Messung unterscheidet.

Die  Palette der Messprinzipien ist sehr umfangreich und teilweise für beide Methoden anwendbar, weshalb es auch möglich ist, für jeden Prozess das richtige Messprinzip zu finden

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Grenzstand und kontinuierlicher Füllstand

Bei  der Grenzstanddetektieung werden an bestimmten Punkten - abhängig von den Prozessvorgaben - (meistens am höchst- bzw. niedrigst zulässigen) Grenzstanddetektoren installiert, die den Füllstand an diesen Punkten überwachen und prozeßbedingte Aktivitäten (z.Bsp. Pumpenstart zur weiteren Befüllung) initiieren sollen.

Solche  Detektoren liefern meist nur ein Zustandsignal (voll/leer) und sind mit Relais oder potentialfreien Ausgängen versehen.

Sensoren  bzw. Systeme zur kontinuierleichen Füllstandsmessung hingegen werden entsprechend der Prozessbedingungen und -vorgaben so ausgewählt und eingesetzt, dass sie den Füllstand über den gesamten Zeitraum messen und überwachen.

Sie  liefern ein kontinuierliches Signal und können darüber hinaus je nach eigener Auswerteelektronik noch weitere Informationen zur Verfügung stellen oder Aktivitäten auslösen.

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Messprinzipien

Die  Entwicklung der Technik macht es heute möglich, dem Kunden ein breites Spektrum an verschiedenen Messprinzipien zur Verfügung zu stellen:
● kapazitiv
● induktiv
● Druck bzw. Differenzdruck
● Ultraschall
● Mikrowelle
● optisch
● radiometrisch
und verschiedene andre

Entscheidend  für die Auswahl des einen oder anderen Messprinzips sind zunächst die Prozessbedingungen wie:
● Druck 
● Temperatur 
● Prozessmedium 
● EInbaubedingungen (Behälterkonstruktion, -material, -einbauten) 
● eventuelle gesetzliche Vorgaben (kommerzielle Abrechenbarkeit des Füllstoffes, Umweltschutz etc.) 
denn sie bestimmen die Rahmenbedingungen, die für den Einsatz ausschlaggebend sind. 

Für  den Kunden wichtige Faktoren wie:
● Zweck des Füllstanddetektors/-messgerätes 
● Anschaffungs- und evtl. kommende Kosten 
müssen aber auch Berücksichtigung bei der Entscheidungsfindung erhalten.

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Radiometrische Messung

Wenn  Röntgenstrahlen z.B. einen Arm durchstrahlen, kann man auf der Röntgenaufnahme Unterschiede in der Dichte im Arm erkennen und sehen, wo Knochen, Muskeln oder Fettgewebe ist, das heißt je dichter die Materie ist, umso weniger durchdringt sie die Strahlung.

Genau  wie Röntgenstrahlen, die in einer Röhre erzeugt werden, können auch Gammastrahlen, freigesetzt beim Zerfall verschiedener Elemente aus deren Atomkern, Wände durchstrahlen, jedoch kann man hinter der Wand ncht mehr sagen, ob es Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung ist.

Weil  die Gammastrahlung Wände durchstrahlen kann, wird dies für die Grenzstanddetektierung bzw. Füllstandsmessung genutzt. 

Für  den ersteren Zweck kann man eine Art Lichtschranke konstruieren, bei der die Strahlung durch eine Wand hindurch gehen und dahinter zu einem Detektor gelangen oder unterbrochen werden kann, das heißt wenn die Strahlung richtig kallkuliert wurde, erreicht sie den Detektor, wenn der Behälter leer ist und wird unterbrochen, wenn er voll ist. 

Da  in vielen Fällen die Funktion “voll” oder “leer” jedoch nicht ausreicht, wenn festgestellt werden muss, wie hoch der momentane Füllstand ist, dann ist ein kontinuierliches Signal erforderlich, das z.B. angibt, dass der Behälter zu 50% gefüllt ist, denn eine Lichtschranke ist nicht dazu gebaut, die Information zu geben, dass sie nur halb abgedeckt ist selbst wenn der Empfänger größer wäre, eine Teilabdeckung würde sie nicht mehr zum Schalten bringen. 

Dies  ist das Prinzip einer kontinuierlichen Füllstandsmessung, wenn eine Fülhöhe über 2m gemessen werden soll und der Detektor 2m lang ist, kann man auch eine Teilabdeckung messen und dem Füllstand zuordnen.

Je  länger der Schatten ist, den das Füllmaterial auf dem Detektor verursacht, welcher feststellt, wie lang der Schatten ist, umso niedriger und umgekehrt zum Füllstand ist das Detektorsignal, das heißt wenn der Detektor das Maximum der Strahlung erhält, ist der Behälter leer.

Da  das Signal leider nicht linear, sondern abhängig von der Wandstärke, von der Dichte und Temperatur des Füllmediums, vom Messbereich und auch der Behältergeometrie ist, über nimmt die Auswerteelektronik die Aufgabe der Linearisierung und Kompensation.

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Aschegehalt

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Dichte

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Feuchte

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Füllstand

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Kaligehalt

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