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Füllstandsmessung

Generelle Informationen zur Füllstandsmessung und verschiedene Messverfahren im Überblick

Definition

Bei der Füllstandsmessung wird die Füllhöhe von Medien in industriellen Behältern, wie zum Beispiel Prozess- und Lagertanks, Silos oder offenen Gerinnen ermittelt. Hierzu werden Messwert in elektronische Signale transferiert. Das ausgegebene Signal wird in den Regelkreis der Prozesssteuerung integriert.

Generell können verschiedene Messmethoden unterschieden werden:

  • Schwimmer
  • geführte Mikrowelle
  • Schwinggabel
  • Ultraschall
  • Radar

 

Arten der Füllstandsmessung

Ultraschall-Füllstandsmessung - Messprinzip

Der Transmitter sendet eine Ultraschallwelle und ermittelt die Laufzeit des an einer Oberfläche reflektierten Signals. Aus dieser Zeit errechnet das Gerät die Entfernung der Sensorunterkante zu dieser Oberfläche. Der Einfluss der von der umgebenden Atmosphäre abhängigen Schallgeschwindigkeit wird durch Eingabe spezifischer Werte und der Messung der Umgebungstemperatur vom Transmitter automatisch kompensiert. Bei bekanntem Abstand zwischen Sensorunterkante und Boden eines Behälters kann das Gerät den Füllstand oder bei bekannter Behältergeometrie dann das im Behälter noch befindliche Volumen anzeigen. Unterschiedliche Störechofilter ermöglichen die Verwendung auch in Behältern mit Störecho erzeugenden Einbauten.

 

Füllstandmessung nach dem Radarprinzip

Funktionsweise der Radar-Messung

Das Radar-Messgerät besteht aus einem Gehäuse mit Elektronik, einem Prozessanschluss mit Antenne und einem Sensor. Von der Antenne des Radarsensors werden kurze Radarimpulse mit einer Dauer von ca.1 ns ausgesendet. Diese werden vom Füllgut reflektiert und von der Antenne als Echos empfangen. Radarwellen pflanzen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort. Die Laufzeit der Radarimpulse vom Aussenden bis zum Empfangen ist der Distanz und damit der Füllhöhe proportional. Die so ermittelte Füllhöhe wird in ein entsprechendes Ausgangssignal umgewandelt und als Messwert ausgegeben.

Radarsensoren messen in:

  • Flüssigkeiten
  • Pastösen Medien
  • Pulver
  • Schüttgütern

Anwendungsbereiche für Radarsensoren

Die Füllstandsensoren werden häufig bei aggressiven Medien sowie dynamischen Prozessbedingungen, wie zum Beispiel hohen Temperaturen oder Druckschwankungen verwendet. Die Messung erfolgt berührungslos. Da kein direkter Kontakt zum Medium besteht ist das Messprinzip für hygienische Anwendungen besonders geeignet. Produktionsprozesse für Joghurtprodukte laufen kontrolliert in hoch steriler Umgebung ab. Sie stellen daher besondere Ansprüche an die Reinigbarkeit aller mediumberührender Teile. Entsprechend extrem sind die Reinigungsabläufe, da Kontaminationen mit Fremdbakterien zu einem Verlust der kompletten Charge führen. Das berührungslose Radarprinzip ist unbeeinflusst von den Dichteänderungen des Joghurts und erfährt keinerlei Abrasion durch die Früchte.
Darüber hinaus ist die berührungslose Messung unempfindlich gegen Druck- und Vakuumeinflüsse und eignet sich für die Füllstandsmessung in Lagertanks. Um Bauxit in dieser Anwendung aufschließen zu können, wird im Mischer verdünnte Natronlauge zugefügt und mit dem Bauxit vermengt. Damit eine optimale Auslastung des Prozesses erreicht wird, ist es wichtig, den Füllstand in einem festgelegten Bereich zu regeln. Das Radar-Messgerät erfasst die aktuelle Füllhöhe und gibt diese an das Leitsystem weiter. Selbst die umlaufenden Rührwerke stören die Messung nicht. Die vorherrschende Dampfatmosphäre spielt ebenfalls keine Rolle.

Vorteile

  • hohe Genauigkeit der Messwerte
  • Ideal für dynamische Prozessbedingungen

 

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