Die Niveaumessung wird auch als Füllstandsmessung bezeichnet. In der Industrie werden verschiedene Verfahren der Niveaumessung angewendet, um genaue Messdaten und Informationen liefern zu können. Für einige Messverfahren werden Schwimmschalter verwendet, mit denen die einzelnen Füllstände besser gesteuert und kontrolliert werden können. Bei den Verfahren der Niveaumessung werden die Füllstände von chemischen Stoffen, Klebstoffen, Pasten, Schüttgut oder verschiedenen Flüssigkeiten gemessen. Es gibt unterschiedliche Verfahren der Niveaumessung, die für verschiedene Flüssigkeiten oder Materialien geeignet sind. Neben der Art der Flüssigkeit spielen auch Betriebsumgebung und die Größe des Behälters eine wichtige Rolle. Manche Verfahren müssen auch höheren Temperaturen standhalten. Neben einem klassischen Schwimmschalter kann auch ein Füllstandsensor zum Einsatz kommen. Die Sensoren werden für Schüttgut und Flüssigkeiten eingesetzt. Die Funktionsweise ist relativ einfach. Der Sensor führt eine fortlaufende Messung durch und zeigt verschiedene Messwerte an. Füllstandsensoren können die Messeinheiten in Strom oder in Prozent an. Schwimmschalter sind mit Pumpensystemen verbunden und werden bei einem bestimmten Füllstand automatisch aktiviert. In diesem Artikel geht es um verschiedene Verfahren der Niveaumessung.
Welche verschiedenen Verfahren der Niveaumessung gibt es?
Im Folgenden werden verschiedene Füllstandsmess-Verfahren näher beschrieben:
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Ultraschall-Prinzip
Ein verbreitetes Verfahren ist die Ultraschall-Methode. Hierbei sendet ein Transmitter einen Ultraschall aus, der dann von der Oberfläche der Flüssigkeit oder des Materials reflektiert wird. Das Signal wird dann von dem Gerät verarbeitet, um die exakte Entfernung berechnen und angeben zu können. Umgebungstemperatur oder andere Faktoren werden bei der Messung von dem Transmitter ausgeblendet, sodass der Wert bei der Messung nicht verfälscht wird. Sobald der genaue Abstand vom Transmitter bestimmt werden kann, wird der genaue Füllstand angezeigt. Bei manchen Geräten können Sie zusätzlich noch die Maße des Behälters angeben. In diesem Fall kann dann noch das genaue Volumen berechnet werden. Beim Ultraschall-Prinzip werden Störechofilter verbaut, damit die Messung nicht beeinflusst wird. Ultraschallsensoren gibt es in verschiedenen Ausführungen und werden für die Niveaumessung von Schüttgütern, Pulver, pastösen Materialien und Flüssigkeiten eingesetzt.
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Die Ultraschall-Methode wird in Abwasserrohren und anderen Abwassertanks eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete sind Tanks und Silos von Molkereien und Chemie-Unternehmen. Einer der größten Vorteile der Ultraschall-Methode ist die berührungslose Füllstandsmessung. Verschlämmung oder der Grad der Verschmutzung in den Behälter wird die Füllstandsmessung nicht beeinflussen. Bei der Messung müssen die Arbeiter dem Material auch nicht näher kommen. Bei chemischen Stoffen müssten ansonsten verschiedene Hygieneanforderungen erfüllt werden. Ultraschallsensoren eignen sich hervorragend für aggressive und abrasive Materialien und Flüssigkeiten. -
Radar-Prinzip
Bei der Radar-Messung werden Radarwellen für die Niveaumessung verwendet. Das Gerät ist in einem speziellen elektronischen Gehäuse verbaut, das mit einer Radarantenne und verschiedenen Sensoren ausgestattet ist. Für die Füllstandsmessung sendet ein spezieller Sensor Radarimpulse aus. Diese Radarwellen werden – ähnlich wie die Ultraschallwellen – vom Material im Tank reflektiert und an die Radarantenne zurückgesendet. Die Radarimpulse werden berechnet und in ein spezielles Signal umgewandelt. Das Radar-Prinzip eignet sich sehr gut für die Niveaumessung von Schüttgütern, Pulver, patösen Medien und Flüssigkeiten.
Die Radar-Messung eignet sich besonders gut für die Füllstandsmessung von aggressiven Materialien, die hohen Druckschwankungen oder Temperaturen ausgesetzt sind. Es werden keine Mitarbeiter für die Messung benötigt. Das Radar-Prinzip eignet sich für die Herstellung von Joghurt-Produkten. Bei der Produktion müssen verschiedene Hygieneanforderungen erfüllt und eingehalten werden. Bereits kleine Verschmutzungen können die Produktion stören. Reinigungsabläufe sind bei dieser Art Produktionsprozessen besonders hoch. Für die Füllstandsmessung kann das Radar-Prinzip eingesetzt werden.
Die Radar-Methode wird auch bei der Niveaumessung in Lagersilos und -tanks eingesetzt. Radarsensoren sind unempfindlich gegen Vakuum- und Druckeinflüsse. Mit dem Radar-Gerät können Sie sich die genaue Füllhöhe anzeigen lassen. Auch Rührwerke haben keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Niveaumessung. Die Radar-Methode liefert sehr genaue Messwerte und eignet sich besonders gut für dynamische Produktionsprozesse mit unterschiedlichen Anforderungen und Voraussetzungen. -
Schwimmerprinzip
Das Schwimmerprinzip funktioniert mit einem Schwimmschalter. Der Schwimmschalter ist ein bestimmter Sensor, der immer an der Oberfläche von Flüssigkeiten schwimmt. Im Innern des Schwimmschalters ist ein Magnet mit Reed-Kontakten verbaut. Wenn ein bestimmter Füllstand in einem Tank oder Silo erreicht ist, werden die Reed-Kontakte durch den Magnet aktiviert. Blasenbildung, Leitfähigkeit, Temperatur oder Druck haben keinen Einfluss auf die Messung des Füllstands in dem Behälter. Das Schwimmerprinzip eignet sich auch für dynamische Produktionsprozesse, bei denen sich Schaum bildet. Außerdem kann das Verfahren der Niveaumessung auch bei unterschiedlichen Temperaturen eingesetzt werden. Schwimmschalter eignen sich ausschließlich für Flüssigkeiten. Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
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Optische Niveaumessung
Eine weitere sehr beliebte Messmethode ist die optische Niveaumessung. Hierbei wird vor allem Licht für die Füllstandsmessung genutzt. Diese Methode eignet sich vor allem für die Füllstandsmessung von verschiedenen Flüssigkeiten. Ein optischer Sensor besteht aus Fotodetektoren und Lichtemittern. Diese beiden Geräte können das Licht messen, das von der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiert wird. Trifft das Licht auf die Oberfläche einer Flüssigkeit, wird nur ein Teil reflektiert oder es bricht. An den Sensoren wird dann ein verändertes Signal registriert. Die optische Niveaumessung ist invasiv und eine praktische und günstige Methode für die Niveaumessung von Flüssigkeiten unter hohem Druck und hohen Temperaturen. Es ist wichtig, dass es sich bei der Niveaumessung und dem Material um eine relativ klare Flüssigkeit handelt. Kleine Verschmutzungen in der Flüssigkeit könnten die Genauigkeit der Messung beeinflussen. Verschmutzungen sind reflektierende Objekte, die die Messwerte verfälschen könnten. Optische Sensoren sind also nicht für Abwassertanks geeignet.
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Kapazitive Niveaumessung
Ein weiteres Verfahren für die Niveaumessung ist die kapazitive Füllstandsmessmethode. Bei diesem Prinzip dreht sich alles um dielektrische Werte der Materialien. In einem Tank oder Behälter befinden sich Sensoren, die die Kapazitätsänderungen bestimmen können. Neben den Sensoren werden zwei Elektroden im Inneren des Tanks angebracht. Sobald der Füllstand in dem Behälter fällt oder steigt, werden unterschiedliche Messwerte angegeben. Die kapazitive Füllstandsmessung eignet sich besonders gut für Schüttgüter und Flüssigkeiten und wird im Abwasserbereich, im Maschinenbau, in der pharmazeutischen und chemischen Industrie sowie in der Lebensmittelbranche eingesetzt. Die Sensoren sind zuverlässig, robust und liefern sehr genaue Werte. Für die Messung sollte das Gerät jedoch richtig kalibriert werden.
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Schwimmgabelprinzip
Bei dem Schwimmgabelprinzip erfolgt die Niveaumessung mit einer Schwinggabel. Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass die Schwinggabel piezoelektrisch schwingt und angeregt wird. Für die Schwingung wird eine bestimmte Resonanzfrequenz verwendet, die bei ungefähr 1.200 Hz liegt. Sobald die Resonanzfrequenz Kontakt mit dem Material im Tank/Silo kommt, verändert sich die Schwing-Frequenz. In dem Gerät ist ein Oszillator integriert. Das Gerät erkennt die Änderung der Frequenz und führt einen bestimmten Schaltbefehl aus. Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
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Vibration ist ein weiteres Verfahren für die Füllstandsmessung, das dem Schwimmgabelprinzip ähnelt. In den meisten Fällen werden die Vibrationssensoren für die Niveaumessung von feinkörnigen und pulverförmigen Feststoffe oder Flüssigkeiten verwendet, die in der Lebensmittelbranche oder der chemischen Industrie verwendet werden. Die Sensoren besitzen eine Sonde in Gabelform, die durch das Gerät in Schwingung versetzt wird. Kommt es bei den Vibrationssensoren durch einen veränderten Füllstand zu Frequenzänderungen, wird ein anderer Messwert angezeigt. Die Sensoren benötigen Kontakt zum verwendeten Material. Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass es kompakt und kostengünstig ist. Kontinuierliche Messungen können mit dem Vibrationsverfahren nicht durchgeführt werden. -
Leitfähigkeit
Bei diesem Messverfahren werden zwei Elektroden in das Innere eines Behälters montiert und eine Sonde eingesetzt. Durch die Sonde kann der Widerstand oder die Leitfähigkeit gemessen werden. Zusammen mit der Flüssigkeit entsteht ein Stromkreis. Wenn der Füllstand sinkt und die Sonde frei liegt, kommt es zur Unterbrechung des Stromkreises. Das Gerät zeigt dann einen veränderten Füllstand an. Dieses Verfahren wird auch als invasiv und verhältnismäßig günstig angesehen. Sie sollten bedenken, dass Sie dieses Verfahren nur bei Flüssigkeit einsetzen können, die leitfähig sind. Es ist wichtig, dass die Sonde regelmäßig gewartet und bei Bedarf ausgetauscht wird, falls es zu Korrosion kommt.
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Last/Gewicht
Eine weitere Methode, um den Füllstand in einem Tank oder Behälter genau bestimmen zu können, sind Lastsensoren. In den meisten Fällen werden am Tank mehrere Lastsensoren montiert, die das Gewicht des Materials messen und bestimmen können. Kleine Gewichtsänderungen werden über die Lastsensoren sofort registriert. Im Grunde genommen eignen sich Lastsensoren für verschiedene Materialien mit einer einheitlichen Dichte.