Füllstandsmessung für Prozessanlagen
Druckmessumformer von Yokogawa erfassen den Füllstand in Tanks, Reaktoren und Becken über den hydrostatischen Druck. Es gibt sie für offene und geschlossene Behälter, mit Druckmittler, per Funk und in hygienischer Ausführung.
Iwan Hinder
Messen, Steuern, Regeln / Heizsysteme Kompensatoren/FilterFüllstandsmessung an Tanks, Reaktoren und Kolonnen
In Prozessanlagen stehen Behälter oft unter Druck oder Vakuum, und das Medium ist heiss, korrosiv oder zähflüssig. Wirkdruckleitungen zwischen Behälter und Messgerät können dann verstopfen, und Gas in einer flüssigkeitsgefüllten Leitung verfälscht den Messwert.
Die Füllstandsmessung mit Differenzdruck ist ein hydrostatisches Verfahren – sie bestimmt die Füllhöhe aus dem Druck der Flüssigkeitssäule. Mit Druckmittler, Funk oder hygienischem Anschluss funktioniert sie auch an schwierigen Messstellen.
Bei HENNLICH bekommst du dafür die Druckmessumformer von Yokogawa, vom Standardgerät bis zum System mit Druckmittler.
So funktioniert die Füllstandsmessung mit Differenzdruck
Die hydrostatische Füllstandsmessung beruht darauf, dass der Druck am Behälterboden mit Füllhöhe und Dichte der Flüssigkeit steigt. Eine Wassersäule von 1 m erzeugt rund 9,8 kPa (98 mbar).
Die Hochdruckseite des Messumformers ist mit dem Behälterboden verbunden. Was die Niederdruckseite misst, hängt davon ab, ob der Behälter offen oder geschlossen ist.
Der Differenzdruckmessumformer EJA110E misst mit Kapsel M zum Beispiel Spannen von 1 bis 100 kPa, also 0,1 bis 10 m Wassersäule.
Welche Füllstandsmessung passt zu deinem Behälter?
Eine Füllstandsmessung für Prozessanlagen ist immer eine Kombination aus Messart und Prozessanschluss – beides richtet sich nach Behälter und Medium.
| Behälter und Medium | Messart | Geräte von Yokogawa |
|---|---|---|
| Offener Behälter oder Becken | Relativdruck am Behälterboden | Relativdruckmessumformer wie EJA530E oder EJX530A; mit direkt angebautem Druckmittler EJXC50A oder EJAC50E |
| Geschlossener Behälter unter Druck oder Vakuum | Differenzdruck zwischen Boden und Gasraum | Differenzdruckmessumformer EJA110E oder EJX110A mit Wirkdruckleitungen |
| Heisses, korrosives oder zähflüssiges Medium | Differenz- oder Relativdruck über Druckmittler | Druckmittlersysteme EJXC80A und EJAC80E mit Kapillaren bis 15 m |
| Hoher Tank | Differenzdruck aus zwei Drucksensoren | Digital Remote Sensor EJXC40A mit Kabel bis 45 m |
| Messstelle ohne Kabel | Differenz- oder Relativdruck per Funk nach ISA100 Wireless | EJX210B, EJX118B und EJX438B |
| Hygienischer Tank | Relativdruck ohne Füllflüssigkeit oder Druckmittler mit Clamp-Anschluss | EJAC60E; Druckmittlersysteme mit ISO-Clamp |
Quelle: Yokogawa-Datenblätter GS 01C25W01-01EN, GS 01C25W05-01EN, GS 01C31B01-01EN, GS 01C25B01-01EN, GS 01C31F01-01EN, GS 01C25F01-01EN, GS 01C27C01-01EN, GS 01C27H01-01EN und GS 01C31Y01-01EN. Massgeblich ist das Datenblatt auf der jeweiligen Produktseite.
Geschlossene Behälter: Differenzdruck zwischen Boden und Gasraum
Steht der Behälter unter Druck oder Vakuum, verbindet eine Wirkdruckleitung die Niederdruckseite mit dem Gasraum. Der Messumformer misst dann nur den Druck der Flüssigkeitssäule, ohne den Druck darüber.
Der EJX110A überwacht dabei seine Wirkdruckleitungen: Seine Diagnose erkennt eine Verstopfung und den Ausfall einer Begleitheizung.
Heisse, korrosive oder zähflüssige Medien: Druckmittlersysteme
Ein Druckmittler trennt den Messumformer mit einer Membran vom Medium, eine Füllflüssigkeit überträgt den Druck zur Messzelle. Je nach Füllflüssigkeit sind Prozesstemperaturen von –70 bis 315 °C möglich, mit Tantalmembran bis 200 °C.
Beim EJXC80A verbinden Kapillaren bis 15 m die beiden Druckmittler mit dem Messumformer. So entfallen Wirkdruckleitungen, die bei Kälte verstopfen oder sich mit Feststoffen zusetzen.
Alle Systeme mit Kapillare, direkt angebaut oder als Digital Remote Sensor findest du unter Messumformer mit Druckmittler.
Hohe Tanks: Digital Remote Sensor statt Kapillare
Der Digital Remote Sensor EJXC40A ist ein Differenzdrucksystem aus zwei Drucksensoren, die ein Kabel bis 45 m verbindet. Yokogawa sieht ihn für die Füllstandsmessung in hohen Tanks vor.
Auf der optionalen Anzeige siehst du neben dem Differenzdruck auch den Druck an Hoch- und Niederdruckseite.
Messstellen ohne Kabel: Füllstand per Funk
Die Funk-Messumformer der EJX-B-Reihe senden den Füllstand nach ISA100 Wireless; in der Batterieausführung brauchen sie keine Verkabelung. Für erstarrende oder Feststoffe ausscheidende Flüssigkeiten ist der flanschmontierte EJX210B vorgesehen.
Der EJX118B misst mit zwei Druckmittlern Füllstand und Dichte in geschlossenen Behältern. Am Boden offener Behälter misst der EJX438B mit einem Druckmittler den Relativdruck.
Hygienische Tanks in Lebensmittel- und Pharmaanlagen
Der hygienische Druckmessumformer EJAC60E arbeitet ohne Füllflüssigkeit, die ins Produkt gelangen könnte. Er misst dauerhaft bei Prozesstemperaturen bis 150 °C und ist mit der Option /3A nach 3-A zertifiziert.
Für Differenzdruck in geschlossenen Tanks gibt es die Druckmittlersysteme mit hygienischen Clamp-Druckmittlern. Die hygienischen Systeme sind für Betriebsdrücke bis 1 MPa (10 bar) und Prozesstemperaturen von –10 bis 120 °C ausgelegt.
Anwendungen: wo Differenzdruck den Füllstand misst
Differenzdruck-Füllstandsmessungen finden sich überall, wo Flüssigkeiten in Behältern gelagert oder verarbeitet werden – typische Anwendungen nach Branche:
- Chemie und Petrochemie: An Reaktoren, Destillationskolonnen und Vakuumbehältern messen Druckmittlersysteme auch korrosive Medien. Für die Membran gibt es Werkstoffe wie Hastelloy C-276, Tantal und Titan.
- Lebensmittel, Getränke und Pharma: In Gär- und Lagertanks von Brauereien überwacht der EJAC60E Füllstand und Tankdruck. Seine Dämpfung lässt sich für eine ruhige Füllstandsanzeige einfach einstellen.
- Wasser und Abwasser: In Pumpstationen, Becken und Tanks liefert die Füllstandsmessung den Messwert für die Steuerung der Pumpen. An entfernten Becken ohne Kabel übernehmen Funk-Messumformer die Messung.
- Energie und Fernwärme: An Dampfkesseln misst ein Differenzdruckmessumformer den Füllstand der Kesseltrommel.
HENNLICH – dein Partner für Füllstandsmessung mit Differenzdruck in der Schweiz
Ob du eine Messung mit verstopfter Wirkdruckleitung ersetzt oder einen neuen Tank ausrüstest: Wir legen deine Füllstandsmessung passend zu Behälter, Medium und Temperatur aus.
Messumformer, Druckmittler, Funkkomponenten und Anleitungen bekommst du bei uns aus einer Hand. Für Ersatzteile und Fragen im Betrieb hast du einen festen Ansprechpartner.
Die HENNLICH Schweiz GmbH ist spezialisierter Lieferant von Füllstandsmessumformern für den Schweizer Industriemarkt. Seit über 100 Jahren sind wir auf Industriekomponenten spezialisiert und liefern und beraten als Teil der europäischen HENNLICH Gruppe in der ganzen Schweiz. Die Messumformer der EJA-E- und EJX-A-Reihe sind mit HART nach IEC 61508 für SIL 2 zertifiziert; für die Temperatur im Tank gibt es den Temperaturmessumformer YTA610.
Schick uns das Datenblatt oder ein Typenschildfoto deiner heutigen Messung, dazu Behälterhöhe, Medium, Dichte und Betriebsdruck. Du erhältst innerhalb von 1–2 Arbeitstagen einen konkreten Auslegungsvorschlag.
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Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Multipliziere die Höhe zwischen tiefstem und höchstem Füllstand mit der Dichte des Mediums und der Erdbeschleunigung. Bei Wasser ergeben 5 m rund 49 kPa (490 mbar), bei einer Dichte von 1,2 kg/l rund 59 kPa. Wähle dann eine Kapsel, deren Spanne diesen Wert abdeckt, und rechne mit der Dichte bei Betriebstemperatur.
Dann drückt zusätzlich die Flüssigkeit in Wirkdruckleitung oder Kapillare auf die Messzelle, und bei leerem Behälter zeigt der Messumformer nicht null. Bei den Messumformern von Yokogawa lässt sich der Nullpunkt innerhalb der Kapselgrenzen voll anheben oder absenken. Den Messbereich stellst du über HART oder BRAIN aus der Ferne ein.
Ändert sich die Temperatur, ändern sich Volumen und Dichte der Füllflüssigkeit, und der Nullpunkt verschiebt sich – umso stärker, je länger die Kapillare ist. Die 4–20-mA-Ausführungen mit HART oder BRAIN gleichen das rechnerisch aus, eine Kompensationskapillare mechanisch. Ganz ohne Kapillare kommt der Digital Remote Sensor EJXC40A aus.
Nur, wenn du die Dichte anpasst: Der Differenzdruck hängt von Füllhöhe und Dichte ab. Wird das Medium wärmer oder ändert sich seine Konzentration, zeigt die Messung bei gleicher Höhe einen anderen Füllstand. Umgekehrt nutzt du das Prinzip zur Dichtemessung: Bei festem Höhenabstand zweier Anschlüsse liefert der Differenzdruck die Dichte.
Die Messumformer der EJA-E- und der EJX-A-Reihe gibt es mit 4–20 mA und HART oder BRAIN, dem eigenen Protokoll von Yokogawa, sowie mit FOUNDATION Fieldbus oder PROFIBUS PA. Der EJXC40A gibt 4–20 mA mit HART aus. Die EJX-B-Reihe funkt nach ISA100 Wireless; Access Point und Management Station dafür bekommst du ebenfalls bei HENNLICH.
Ja. Die Differenzdruckmessumformer EJX110A und EJA110E gibt es druckfest gekapselt (Ex db) und eigensicher (Ex ia) nach ATEX und IECEx. Bei Druckmittlersystemen gilt die Zulassung des eingebauten Messumformers. Die Funk-Messumformer der EJX-B-Reihe sind als Option eigensicher erhältlich, allerdings nur in der Batterieausführung.
Hast du Fragen? Wir sind gerne für dich da!
Iwan Hinder
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