Elektronische Differenzdruckmessung - Füllstandskontrolle

Die Differenzdruckmessung ist als Methode zur Füllstandskontrolle bei geschlossenen Behältern weitverbreitet. Anwender nutzen dafür in vielen Fällen Einzelgeräte mit Ausgangssignal oder Vor-Ort-Anzeige. Eine genauere und zugleich störunanfällige Lösung ist demgegenüber die von WIKA entwickelte Messanordnung mit zwei Prozesstransmittern in einer Master-Slave-Beziehung.

Jede Füllstandskontrolle mittels Differenzdruckmessung basiert auf folgendem Prinzip: Für das Inhaltsniveau des Behälters wird der Differenzdruck zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase ermittelt. Außerdem fließen der hydrostatische Druck, die spezifische Dichte des Mediums und die Behältergeometrie in die Berechnung mit ein. Die typischen Messgeräte haben zwei nebeneinanderliegende Prozessanschlüsse für die Drücke P1 und P2. Eine Kapillarleitung überbrückt dabei die bei einer Niveaumessung ausgeprägte Distanz zwischen beiden Messpunkten.

Messung mit zwei Prozesstransmittern als Master (r.) und Slave. Diese Messanordnung zur Füllstandskontrolle ist flexibel einsetzbar, z. B. für eine Information zum Mischverhältnis von Flüssigkeiten.

Verbindung über Signalkabel

Bei der Füllstandskontrolle per elektronischer Differenzdruckmessung werden hingegen beide Messpunkte mit jeweils einem Prozesstransmitter besetzt. Dafür eignen sich beispielsweise die WIKA-Typen CPT-2x und IPT-2x. Beide Transmitter werden als Master und Slave angeordnet. Sie sind dabei über ein Signalkabel rein elektrisch und damit störunanfällig miteinander verbunden. Der Master versorgt den Slave mit Strom. Über die Schnittstellen bzw. über das Display am Master wird der Slave parametriert. Die Kommunikation erfolgt schließlich über einen internen Bus.

Füllstandskontrolle im geschlossenen Tank

Applikationsbeispiel

Die Abbildung links zeigt ein typisches Applikationsbeispiel für die Füllstandskontrolle mit elektronischer Differenzdruckmessung an einem Flüssigkeitstank: Der Slave misst den Druck P1, in dem Fall den Gasdruck, und überträgt ihn an den Master. Dieser erfasst den Druck P2, hier den Druck in der Flüssigkeitssäule am Tankboden. Der Master berechnet aus P1 und P2 den Differenzdruck. Er bestimmt mit Hilfe des Messwerts und unter Einbeziehung der erwähnten übrigen Parameter das Volumen im Tank als Angabe für den Füllstand. Dieser Wert kann wahlweise als Anlog- oder Digitalsignal an die Leitwarte und/oder an das Anzeigendisplay des Mastergeräts ausgegeben werden.


Vorteile der Messanordnung mit zwei Prozesstransmittern

Die hier beschriebene Methode zur Füllstandskontrolle hat gegenüber einem konventionellen Verfahren, z. B. mit einem Differenzdrucktransmitter, mehrere Vorteile:

  • Höhere Genauigkeiten und „Turndown“
    Prozesstransmitter liefern höhere Genauigkeiten. Im Fall der WIKA-Typen liegen diese bei bis zu 0,05% der eingestellten Spanne. Hinzu kommt die Möglichkeit des „Turndowns“, der individuellen Einstellung einer bestimmten Messspanne. (dies ist auch nachträglich bei bereits installierten Geräten möglich).

  • Minimierter Temperatureinfluss
    Durch die Übertragung per Signalkabel minimiert sich bei der elektronischen Differenzdruckmessung der Temperatureinfluss. Die beim konventionellen Messverfahren verwendeten Kapillarleitungen sind hier dagegen deutlich anfälliger. Dies wiederum kann schließlich das Messergebnis beeinträchtigen.

  • Rasche Inbetriebnahme
    Die elektronische Messanordnung kann schneller in Betrieb genommen werden. Sie benötigt dabei – im Gegensatz zu einer Lösung mit Kapillarleitungen – keinen Testlauf.

  • Reduzierter Wartungsaufwand
    Der Wartungsaufwand ist geringer: Im Fehlerfall steht nur der Austausch des betroffenen Prozesstransmitters an. Bei der Differenzdruckmessung mit Kapillaren muss demgegenüber die komplette Messanordnung ausgewechselt werden.

Hinweis
Weitere Informationen zu den Prozesstransmitter-Typen CPT-2x und IPT-2x, die für eine elektronische Differenzdruckmessung zur Füllstandskontrolle in Frage kommen, erhalten Sie auf der WIKA-Webseite. Wenn Sie Näheres zum Thema „Turndown“ erfahren möchten, lesen Sie einfach meinen Fachartikel „Tipps für die perfekte Turndown Ratio“ .



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