Wirtschaftliche Variante

Andrea Finkel

Das Messen und die Überwachung von Füllständen in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen erfordern ein zuverlässiges Messsystem zu vertretbaren Kosten. Grenzstandsmelder allein können den Tankinhalt nur punktuell wiedergeben und reichen somit für eine genauere Wiedergabe des Tankinhalts nicht aus. Eine solche genaue Messung ist dann erforderlich, wenn Beimischungen oder Dosierungen von Flüssigkeiten vorgenommen werden sollen, wenn eine Feinregelung erforderlich oder eine Verbrauchs- oder Verlustkontrolle notwendig ist.

Unter den Sensoren, die auf Leitfähigkeit basieren, zeichnet sich das Füllstandsmessgerät LSP 05x durch seinen einfachen Aufbau und Montage sowie durch seine Zuverlässigkeit und Messgenauigkeit aus. Das Messprinzip beruht auf einem niederohmigen Messstab, der in eine leitende Flüssigkeit taucht. Ein Oszillator erzeugt einen Wechselstrom, der über den gesamten Messstab eingespeist wird. Zwischen dem Stab und der metallischen Tankwand oder einer Referenzelektrode wird gemäß dem jeweiligen Füllstand ein proportionaler Stromfluss erfasst und an einen Verstärker weitergeleitet. Hierbei nimmt der Widerstand der Flüssigkeit proportional zum eingetauchten Teil des Stabes ab. Bei einer homogenen Zusammensetzung der Flüssigkeit ist ein absolut linearer Abgriff des Füllstands und somit ein linearer Signalausgang von 4…20 mA gegeben.

Der mediumberührende Stab besteht aus Edelstahl 1.4404 und einer hochresistenten, Medium-seitigen Kunststoffabdichtung aus PEEK. Je nach Ausführung kann damit ein Füllstand bis zu einer Höhe von drei Metern erfasst werden. Das Gerät eignet sich aber auch ideal für kleine Behältnisse oder Rohrleitungen und lässt sich in allen Flüssigkeiten einsetzen, die teilaggressiv, zäh oder sogar pastös sind wie Ketchup, Honig oder Zahnpasta. Voraussetzung für dieses Messprinzip ist eine Mindestleitfähigkeit der Flüssigkeit von 1 mS/cm. Eine Beeinflussung durch Druck, Dichte, Temperatur und DK-Wert gibt es bei diesem Messprinzip nicht. Dies eröffnet ein breites Anwendungsgebiet für diese Technologie.

Die Programmierung des Sensors erfolgt bequem über einen Taster am Gerät. Durch das einfache Teach-in-Verfahren können Füllhöhen von 50 mm bis über die gesamte Stablänge eingestellt werden. Dies gilt auch für den Einbau in den Tankboden, wobei in diesem Fall das Ausgangssignal reversiert werden kann. Lediglich das Ende des Messstabes von ca. 5 mm ist inaktiv. Medienseitig sind ein Druck von maximal 16 bar und eine Dauertemperatur von -20 bis 140 °C möglich. Das Gerät übersteht aber auch kurzzeitige Temperaturspitzen von 150 °C schadlos. Dadurch ist der Sensor auch für den Einsatz in CIP- und SIP-Anlagen geeignet. Die Messgenauigkeit von ±0,5 % der jeweiligen Stablänge und die kurze Ansprechzeit von Tm=10 ms ermöglichen eine genaue Kontrolle des Füllstands. Eine abgesicherte Spannungsversorgung von 18…36 VDC bei 200 mA garantiert den sicheren Betrieb.

Der hygienegerechte Einbau und das robuste, leicht zu reinigende Edelstahlgehäuse der Schutzart IP 67 inklusive Schraubdeckel mit Griffmulden und O-Ringabdichtung, der Messstab aus Edelstahl 1.4404 sowie der 3A-gerechte Prozessanschluss ermöglichen den Einsatz vor allem in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, aber auch in der Pharmazeutik und Biochemie.

Gegenüber weiteren, ebenfalls üblichen Messverfahren bietet diese Ausführung eine kostenoptimierte Lösung für die Überwachung von kleinen und mittleren Behältern und Tanks. Bei einer geforderten Isolierung des Messstabs zum Einbauort hin, zum Beispiel bedingt durch Schaumbildung, kann dieser Teil mit PTFE beschichtet werden.

Sollten die baulichen Verhältnisse einen geraden Einbau des Messstabs nicht zulassen, so kann dieser mit einem Biegeradius von $10 cm bis zu 90° abgewinkelt werden. Dies ist zum Beispiel dann erforderlich, wenn nur ein Einbau von der Seite möglich ist. Durch eine getrennte Ausführung können hohe Umgebungstemperaturen am Messort, erforderliche Reinigungsmaßnahmen durch starkes Strahlwasser oder Hochdruckreiniger geräteverträglich abgedeckt werden. Dazu wird der Messstab mittels Leergehäuse am Messort eingebaut und über ein bis zu 5 m langes Kabel mit der Verstärkerelektronik in einem externen Gehäuse verbunden. Dieses kann dann an einen gerätefreundlichen Ort montiert werden. Die genannten Eigenschaften und Einbaumöglichkeiten bieten in industriellen und verfahrenstechnischen Bereichen wie in der Produktion von Nahrungsmitteln sowie in der Chemie und Feinchemie viele Vorteile und ermöglichen somit eine messtechnisch reproduzierbare Lösung.

Die Herstellung von Schokoladenmousse oder das Messen in Behältern mit bewegter Flüssigkeit stellen besondere Herausforderungen an die Füllstandsmessgeräte. Mit dem LSP 05x konnten in folgenden Beispielen praktikable und wirtschaftliche Lösungen gefunden werden. So erlaubte ein liegender Trommelbehälter für Schokoladenmousse nur den seitlichen Einbau des Messstabs. Der Füllstand war konstant zu halten, da die nachgeschaltete Dosieranlage mit einer immer gleichmäßigen Menge versorgt werden muss. Der Stab wurde um 45° abgewinkelt, der waagrechte Schenkel mit PTFEE beschichtet. Der abgewinkelte Schenkel diente in diesem Beispiel zur Aufnahme des Füllstands. In einem anderen Fall sollte der Füllstand einer sich stark bewegenden Flüssigkeit in einem Becken aus Beton hochgenau erfasst werden. Der Messstab des LSP wurde hierzu mittig in ein Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser von 30 mm eingebracht. Die vorgenommene Funktionsprüfung ergab eine einwandfreie Messung. Die in Zusammenarbeit mit den Kunden und Systempartnern entwickelten Lösungen zur genauen Füllstandsmessung zeigen, dass das leitfähigkeitsbasierte Messsystem auch unter schwierigen Verhältnissen erfolgreich eingesetzt werden kann.

Die Beispiele zeigen, dass sich Zuverlässigkeit und Robustheit einerseits und hohe Genauigkeit andererseits nicht ausschließen müssen. Bei kleinen bis mittleren Behältern oder in Rohrleitungen, in denen eine berührende Messung durchgeführt werden kann, ist der LSP 05x eine wirtschaftliche Alternative zu vielen teureren Messsystemen, die meist eine aufwendigere Montage oder einen komplexeren Abgleich erfordern. Die Schutzart IP 67, das komplett aus Edelstahl gefertigte Gerät, der einstellbare Messbereich, beginnend bei 50 mm, und die hohe Genauigkeit ermöglichen einen vielseitigen Einsatz des Füllstandmessgeräts.

cav 405

Baumer bietet eine Reihe von wirtschaftlichen Messsystemen an, die auf verschiedenen Technologien basieren. Piezosensoren gehören ebenso dazu wie keramische, kapazitive oder Dünnfilmsensoren. Darüber hinaus können Füllstände mit Ultraschall- und optischen Sensoren sowie mit auf Leitfähigkeit basierenden Geräten gemessen werden.

Ob in der Produktionsanlage nun ein flüssigkeitsberührender Sensor benötigt wird oder eine berührungslose Messung durchgeführt werden soll – das Programm enthält eine auf die jeweilige Applikation zugeschnittene Lösung mit der passenden Technologie. Die unterschiedlichen Füllstandssensoren eignen sich insbesondere zur Messung im industriellen Bereich, in der chemischen und feinchemischen Verfahrenstechnik sowie in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie.

Weitere Informationen zu den LSP-Sensoren

Hannover Messe Industrie