Vielseitig einsetzbar und vielfältig parametrierbar ist das Füllstandmesssystem LFT von Sick. Es vereint kontinuierliche Niveaumessung und Grenzstanderfassung in einem Gerät. Das Besondere ist das Sensorprinzip des LFT: die Zeitbereichs-Reflektometrie. In Kombination mit einer koaxial ausgeführten Sonde macht diese geführte Mikrowelle das Füllstandmesssystem unabhängig von Einbau-, Behälter- und Mediumeinflüssen, wodurch sich das Gerät für nahezu alle wasser- und ölbasierten Flüssigkeiten eignet.
Xaver Meier, Christoph Müller
Typische Einsatzgebiete des LFT sind Behälter und Tanks in der Wasserindustrie, im Maschinenbau, an Werkzeugmaschinen, im Anlagenbau und in der Gebäudetechnik. Hier beweist das nahezu verschleiß- und wartungsfreie Gerät bei unterschiedlichsten Füllmedien wie u. a. Kühlflüssigkeiten, Schleif- und Hydrauliköle oder Säuberungs-, Entfettungs- und Reinigungsmittel seine hohe Präzision und Robustheit.
Das Messprinzip des LFT beruht auf der sogenannten Zeitbereichs-Reflektometrie – im Englischen Time Domain Reflectometry (TDR) genannt. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zur Ermittlung und Analyse von Lauflängen und Reflektions-Charakteristika von elektromagnetischen Wellen und Signalen.
TDR macht unabhängig vom Einsatzumfeld
Das LFT besteht aus einer Elektronik- und Auswerteeinheit im IP 67-Gehäuse mit einem Bedienelement und verschiedenen Schnittstellen zur Signalausgabe sowie einer hochbeständigen Koaxial-Messsonde aus Edelstahl 1.4404. Die Elektronik erzeugt hochfrequente, niedrigenergetische Mikrowellenimpulse, die in die Sonde eingekoppelt und an ihr entlang geführt werden. Trifft dieser Impuls auf die Oberfläche der zu erfassenden Flüssigkeit, wird ein Teil des Impulses dort reflektiert und läuft an der Sonde entlang wieder zur Elektronik zurück. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem ausgesandten und dem empfangenen Impuls errechnet das Gerät mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern den aktuellem Füllstand. Das TDR-Verfahren des LFT und die Koaxial-Bauweise der Sonde bieten in der Praxis der Füllstandmessung eine Reihe von Vorteilen. Die Messergebnisse werden – im Gegensatz zu manch anderen sensorischen Wirkprinzipien – nur unwesentlich durch die Eigenschaften des zu messenden Mediums beeinflusst. Das gilt auch für die Dielektrizitätskonstante ÎR. Das LFT misst selbst Öl mit einem typischen ÎR von 1,8, während sich vergleichbare Systeme oft nicht für die Messung von Öl oder ölbasierten Flüssigkeiten eignen. Zudem muss der LFT nicht neu konfiguriert werden, wenn sich die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeiten ändern. Unabhängig von dem zu erfassenden Medium erreicht das System innerhalb seines Messbereiches zwischen 30 und 1990 mm eine Messgenauigkeit von 3 mm. Damit erreicht der LFT eine Mess- und Schaltgenauigkeit, wie sie sonst nur erheblich aufwendigere Füllstandmesssysteme bieten.
Da innerhalb der Messsonde immer definierte, interferenzfreie Umgebungszustände herrschen, bietet das LFT auch hinsichtlich der Behältereigenschaften und der Einbausituation hohe Freiheitsgrade. Der Einsatz in Edelstahltanks ist ebenso möglich wie in Kunststoffbehältern. Hierfür bietet das LFT wahlweise G¾-A- bzw. ¾“-NPT-Anschlussgewinde – auf einen Anschlussflansch kann daher verzichtet werden.
Einfache Bedienung
Die Geometrie und Formgebung hat keinen Einfluss auf das Messprinzip, da nicht im Zusammenspiel mit einer Behälterwand gemessen wird, sondern innerhalb der Sonde. Aus diesem Grund haben auch starke Oberflächenbewegungen, wie sie z. B. von einem Behälterzulauf oder einem Rührwerk hervorgerufen werden können, keinen Einfluss auf die Niveauerfassung. Schließlich arbeitet das TDR-Verfahren auch unabhängig von Faktoren wie Druck und Temperatur.
Das LFT vereint die kontinuierliche Füllstandmessung, die Grenzwerterfassung und die Funktion der Überfüllsicherung in einem Gerät. Unabhängig von der konkreten Aufgabenstellungen kann es auf einfache Weise in Betrieb genommen werden. Über nur eine Teach-Taste werden die Schaltpunkte gesetzt, die Schaltausgänge zwischen Öffner und Schließer umgeschaltet, die Hysterese für die Schaltausgänge vorgegeben und der tatsächliche Messbereich entlang der Koaxialsonde festgelegt. Neben einem 4…20 mA-Analogausgang verfügt das LFT auch über vier Schaltausgänge, die alle einzeln programmiert werden können, z. B. als Voll-, Bedarfs- oder Leermeldung. Damit ist das LFT gegenüber separaten Grenzwertschaltern umso wirtschaftlicher, je mehr Schaltpunkte zu erfassen sind. Soll eine Min-Max-Steuerung realisiert werden, z. B. zur Pumpenansteuerung zwischen einem Minimal- und einem Maximalniveau, lassen sich zwei Schaltpunkte miteinander verknüpfen. Schließlich bietet das LFT dank der TDR-Technologie eine hohe Verfügbarkeit. Das Gerät weist keine bewegten und damit potenziell störanfälligen Teile auf. Die Sonde wurde so konstruiert, dass etwaige Produktanhaftungen im Inneren zuverlässig vermieden werden. Dementsprechend ist das LFT nahezu verschleiß- und wartungsfrei.
Füllstandmesstechnik für alle Fälle
Mit dem LFT ergänzt Sick sein Produktspektrum an Füllstandmesssystemen für die unterschiedlichsten Medien. Sowohl bei der kontinuierlichen Messung als auch zur Grenzstanderfassung bei Flüssigkeiten, Schüttgütern und Sedimenten stehen Lösungen auf der Basis verschiedener Wirkprinzipien zur Verfügung – von Radar, Ultraschall und geführter Mikrowelle über Laser mit Puls- oder Lichtlaufzeitmessung bis hin zu kapazitiven Sensoren und Drehflügelsystemen. Da zahlreiche Anwendungen mehr erfordern als reine Standardgeräte, stehen auch Lösungen zur Verfügung, die über eine Zulassung nach Atex verfügen, auf höhere Temperaturen bis zu 800 °C ausgelegt sind, sich für einen Behälterdruck bis 40 bar eignen.
cav 401
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