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Für mobile und stationäre Tanks

Volumenmessung mit elektronischem Peilstab
Für mobile und stationäre Tanks

Funktioneller Aufbau des elektronischen Peilstabes
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Das elektronische Peilstabmesssystem Volumilk wurde für die Volumenbestimmung in Tanks von Milchsammelfahrzeugen entwickelt. Es lässt sich aber auch für die Mengenerfassung von anderen flüssigen Produkten wie Wein, Bier, Säfte usw. anwenden. Außerdem kann es auch in stationären Tankanlagen installiert werden. Kernstück des Messsystems ist ein elektronischer Peilstab mit Schwimmer.

Bisher wurde das Volumen der angenommenen und abgegebenen Milch mit Hilfe von Durchflussmessern erfasst. Gemäß OIMLR 117 (DIN 19217) ist bei diesem Verfahren ein Gasmessverhüter zwingend vorgeschrieben. Ausgangspunkt für die Entwicklung des Volumilk-Systems war die Überlegung, dass die Volumenmessung auch über eine Peilmessung im Tankinneren erfolgen kann. Die Volumenbestimmung mit Hilfe eines Peilmesssystems hat sich in der Vergangenheit für stationäre Tanks bestens bewährt. Überträgt man dieses Verfahren auf mobile Tankfahrzeuge, müssen jedoch einige messtechnische Probleme gelöst werden. Dazu zählt die exakte Höhenmessung ebenso wie die Berücksichtigung der sich ändernden Tankneigung und der Bewegung der Flüssigkeitsoberfläche (Wellen- und Schwappbewegungen).

Messprinzip
Als Messsystem zur Bestimmung der Flüssigkeitshöhe wird im Inneren des Tanks ein elektronischer Peilstab mit Schwimmer angeordnet. Der Peilstab arbeitet nach dem transsonaren Verfahren. Wie die Abbildung zeigt befindet sich im Peilstab ein Kupferleiter, durch den bei der Messung ein Stromimpuls geschickt wird. Dieser erzeugt ein zirkulares Magnetfeld, das sich in dem Wellenleiter bündelt. An der Stelle, an der sich dieses Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Schwimmers – er ist mit einem Permanentmagneten ausgestattet – schneidet, entsteht im Molekularbereich des Wellenleiters eine elastische Verformung (Magnetostriktion), die einen Torsionsimpuls erzeugt. Letzterer wird mit Hilfe eines Signalwandlers in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Laufzeit des Torsionsimpulses ist direkt proportional zur Wegstrecke zwischen Signalwandler und der Position des Schwimmers. Über eine hochauflösende Zeitmessung kann somit der Abstand mit großer Genauigkeit ermittelt werden (Auflösung 10 µm).
Das Volumen der im Tank befindlichen Flüssigkeit wird aus der Füllstandshöhe und verschiedenen geometrischen Daten des Tanks, die in einem Speicher der Auswerteelektronik angelegt sind, bestimmt. Dabei wird die Neigung des Tanks in zwei Achsen über Sensoren erfasst und eine entsprechende Korrekturrechnung durchgeführt. Ferner korrigieren spezielle Rechenalgorithmen die Wellen- und Schwappbewegungen der Flüssigkeitsoberfläche. Diese Vorgehensweise ist möglich, da das Höhenmesssystem sehr viele Messwerte pro Zeiteinheit zur Verfügung stellt. Eine eichgenaue Messung ist bereits nach wenigen Sekunden gewährleistet.
Der am Peilstab befestigte Schwimmer ist für den störungsfreien Ablauf der Messung von großer Bedeutung. Seine Auswahl erfolgt in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit bzw. der Dichtevarianz und den herrschenden Druckverhältnissen.
PTB-Zulassung erteilt
Ein Beleg für die eichgenaue Arbeitsweise des Volumilk-Systems in mobilen Tanks ist die PTB-Zulassung. Bei Milchsammelfahrzeugen liegt die Messungenauigkeit bei weniger als 0,5 mm, wodurch sich der maximal auftretende Fehler und die damit verbundene eichrechtliche Mindest-annahme- oder Abgabemenge für jeden Tank leicht berechnen lässt. Wird keine Eichgenauigkeit gefordert, so bietet die Tankinhaltsmessung über Peilstäbe auch logistische sowie sicherheitstechnische Vorteile.
Das Volumilk-Messsystem kann man auch in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzen. Die Auswerteelektronik darf in Zo-ne 1 montiert werden. Der Peilstab ist für die Montage in Zone 0 geeignet.
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