Was Ultraschall-Füllstandsmessgeräte sind
Ein Ultraschall-Füllstandsmessgerät misst die Entfernung bis zur Oberfläche dessen, was sich in einem Tank, einem Silo oder einem Gerinne befindet, indem es einen Schallimpuls zeitlich verfolgt, der zur Oberfläche läuft und zurückkehrt. Der Wandler wird über dem Füllgut montiert und berührt es nie, und genau darin liegt der Zweck dieser Bauart: nichts wird benetzt, nichts korrodiert und nichts muss gereinigt werden. Wo ein Behälter Abwasser, eine Chemikalie, ein Lebensmittelprodukt oder eine Suspension enthält, ist diese Berührungslosigkeit meist der Grund, diese Technik einem Schwimmer, einer Sonde oder einem Drucktransmitter vorzuziehen.
Ein Gerät deckt ein sehr weites Aufgabenspektrum ab, weil die Messung nicht danach fragt, zu wem die Oberfläche gehört. Wasser in einem Schacht, Säure in einem Lagertank, Getreide in einem Silo, ein Flusspegel unter einer Brücke und der Inhalt eines kleinen Dosierbehälters werden nach demselben Prinzip gemessen, und nur Messbereich, Montage und Wandlerwerkstoff ändern sich. Praktische Ausführungen ergänzen eine integrierte Anzeige und einen seriellen Ausgang, und eine Variante überträgt den Messwert über ein Mobilfunknetz für Standorte ganz ohne Verkabelung.
Diese Seite behandelt die Konfiguration dieser Bauart: wie Messbereich, Totzone und Öffnungswinkel gemeinsam festlegen, wo das Gerät montiert werden darf, wann eine integrierte und wann eine getrennte Ausführung erforderlich ist, und wie es von dem Radar-Füllstandsmessgerät unterschieden wird, das gegen dieselbe Aufgabe angeboten wird.
Wie Ultraschall-Füllstandsmessgeräte messen
Der Wandler sendet und empfängt zugleich. Ein Schallimpuls wird nach unten geschickt, an der Dichteänderung an der Oberfläche des Mediums reflektiert und kehrt zurück; die Zeit zwischen Senden und Empfangen ergibt die Entfernung, und der Abzug dieser Entfernung von der Montagehöhe ergibt den Füllstand. Weil die Schallgeschwindigkeit in Luft von der Temperatur abhängt, führt ein solches Gerät einen Temperatursensor mit und korrigiert die Laufzeit entsprechend; deshalb gehört die Temperatur der Installation zur Spezifikation und nicht zu den Umgebungsdetails.
Daraus folgen drei geometrische Randbedingungen, die zusammen entscheiden, ob ein gegebener Behälter überhaupt messbar ist. Die erste ist die Totzone: dicht am Wandler kann das Gerät sein eigenes Sendesignal nicht vom zurückkehrenden Echo trennen, sodass ein Band unmittelbar unter der Stirnfläche nicht messbar ist und der höchste Füllstand, den der Behälter erreichen darf, darunter bleiben muss. Die zweite ist der Öffnungswinkel: Der Impuls breitet sich beim Lauf aus, sodass er in einem hohen, engen Behälter die Wand oder einen Einbau treffen und ein Störecho zurückwerfen kann. Die dritte ist der Abstand zur Wand: Für einen gegebenen Messbereich gibt es einen Mindestabstand zwischen Wandler und Behälterwand, weil die Wandreflexion zeitlich dicht bei der Oberflächenreflexion eintrifft.
Alle drei sind der Grund, warum diese Bauart aus der Behälterzeichnung spezifiziert wird und nicht aus einem Messbereich allein. Eine Bereichsangabe ohne Montagehöhe, Totzone und Einbauten legt noch kein Gerät fest.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Geräteausführung | Integriert, mit Wandler und Elektronik in einem Gehäuse, oder getrennt, mit Kabelverbindung zwischen beiden | Wo die Elektronik erreichbar und ablesbar ist. Eine getrennte Ausführung bringt die Anzeige auf Augenhöhe und den Wandler an den Behälter, die übliche Anordnung dort, wo die Behälterkrone unzugänglich oder der Raum darüber eng ist. |
| Messbereich | Eine Bandbreite von Bereichen, jeder mit eigener Totzone | Die abdeckbare Behälterhöhe und das Band unter dem Wandler, das gar nicht nutzbar ist. Ein längerer Bereich bringt normalerweise eine größere Totzone mit sich, sodass ein hoher Behälter und ein Behälter mit hohem Höchststand nicht dieselbe Anforderung sind. |
| Wandlerwerkstoff | Universell einsetzbare und korrosionsbeständige Stirnflächen | Ob das Gerät die Atmosphäre über dem Medium übersteht, was getrennt davon zu klären ist, ob das Medium selbst aggressiv ist. |
| Montage | Flansch-, Gewinde-, Winkel- und offene Montageausführungen | Wie der Wandler auf der richtigen Höhe und rechtwinklig zur Oberfläche gehalten wird und ob der Behälter für die Montage geöffnet werden kann. |
| Ausgänge | Analoge, Relais- und serielle Ausgänge in verschiedenen Kombinationen | Ob der Messwert eine Anzeige, einen Alarm, eine Pumpe oder eine Steuerung antreibt. Die Zahl der verfügbaren Relais entscheidet, wie viele Aktionen ein Gerät ausführen kann. |
| Kommunikation | Ein verdrahteter serieller Ausgang oder eine optionale Funkverbindung | Ob am Standort überhaupt eine Verkabelung vorhanden ist und ob der Messwert aus der Ferne gesehen werden muss. |
| Versorgung | Kleinspannung mit Gleichstrom oder Netzspannung bei der getrennten Ausführung | Ob am Behälter eine Versorgung vorhanden ist, was an einem abgelegenen Standort oft der entscheidende Punkt ist. |
| Anzeige und Vor-Ort-Anzeige | Integrierte Anzeige oder eine getrennte Anzeigeeinheit | Ob jemand den Füllstand am Behälter abliest oder nur in einer Leitwarte. |
So wählen Sie Ultraschall-Füllstandsmessgeräte aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Behälterhöhe und höchster Füllstand | Der Messbereich muss die Arbeitsspanne abdecken, und die Oberkante dieser Spanne muss frei von der Totzone bleiben | Nennen Sie die Behälterhöhe und den höchsten Stand, den der Inhalt erreicht, nicht die Behälterhöhe allein. |
| Behälterdurchmesser und Einbauten | Der Strahl breitet sich beim Lauf aus, sodass Wandabstand und alles Vorstehende entscheiden, ob ein sauberes Echo zurückkommt | Beschreiben Sie die Behälterform und ihren Inhalt, einschließlich Rührwerken, Leitern, Heizschlangen und Füllleitungen. |
| Montageposition und Zugänglichkeit | Entscheidet die Ausführung, den Messbereich und ob die Elektronik vor Ort ablesbar ist | Nennen Sie, wo das Gerät befestigt werden kann und ob die Behälterkrone erreichbar ist. |
| Atmosphäre über dem Medium | Dampf, Kondensat, Staub und Schaum beeinflussen das zurückkehrende Echo jeweils anders als klare Luft | Nennen Sie den Dampf, die Temperatur und ob sich Kondensat oder Schaum an der Oberfläche bildet. |
| Temperaturbereich | Die Schallgeschwindigkeit ändert sich mit der Temperatur, sodass die Bandbreite der Bedingungen Teil der Auswahl ist | Nennen Sie die Arbeitstemperatur und die Extremtemperaturen am Gerät. |
| Ob der Messwert vor Ort oder aus der Ferne gebraucht wird | Entscheidet die Ausgänge, die Kommunikation und die Versorgung | Sagen Sie, wo der Messwert erscheinen muss und was darauf reagieren soll. |
Ist einer dieser Punkte noch offen, senden Sie, was bekannt ist. Ein Angebot lässt sich gegen eine Aufgabenbeschreibung erstellen und nach Ergänzung der Lücken verfeinern.
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Ultraschall-Füllstandsmessgeräte meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Ultraschall-Füllstandsmessgerät unterscheidet |
| Radar-Füllstandsmessgeräte | Ebenfalls berührungslos und über dem Medium montiert, arbeitet aber mit Mikrowellen und ist gegenüber Dampf, Temperaturschichten und Staub, die einen Schallimpuls stören, weitgehend gleichgültig. Es ist die Antwort für einen heißen, staubigen oder dampfhaltigen Behälter und üblicherweise die teurere der beiden Bauarten. |
| Hydrostatische Füllstandstransmitter | Sitzt im oder am Boden des Behälters und leitet den Füllstand aus der Flüssigkeitssäule darüber ab. Er wird von Schaum, Dampf und Einbauten nicht beeinflusst, verlangt ein Medium mit bekannter und stabiler Dichte und wird benetzt - das ist der Tausch gegenüber den berührungslosen Bauarten. |
| Kapazitive Füllstandssensoren | Eine Sonde, deren Kapazität sich mit dem Medium um sie herum ändert. Für einen Punkt und für kleine Behälter einfach, und durch Anbackungen an der Sonde nachteilig beeinflusst. |
| Schwimmer-Füllstandssensoren | Ein Verdrängungskörper, der der Oberfläche folgt. Mechanisch einfach und unabhängig von Schaum und Dampf, doch die bewegten Teile verschmutzen, und das Gerät liefert einen Punkt oder eine kurze Spanne statt einer kontinuierlichen Messung. |
| Magnetische Füllstandsanzeiger | Ein Schwimmer in einer Kammer bewegt eine Magnetsäule außerhalb davon und erzeugt eine örtliche Sichtanzeige, die keine Hilfsenergie braucht. Es ist ein Ablesen und kein Signal, und die Kammer wird benetzt. |
| Ultraschall-Füllstandstransmitter | Dasselbe Messprinzip, verpackt für die Übertragung statt für die Vor-Ort-Anzeige, also die Ausführung, die gewählt wird, wenn der Messwert ausschließlich als Signal gebraucht wird. |
Die Grenze zwischen Ultraschall und Radar zieht normalerweise die Atmosphäre über dem Medium und die Temperatur, nicht der Messbereich, den beide abdecken.
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Behälterhöhe, Durchmesser sowie höchster und tiefster Füllstand im Betrieb
- Das Medium und der Dampf oder Staub darüber
- Arbeitstemperatur und Extremtemperatur am Gerät
- Ob sich Schaum, Kondensat oder Turbulenz an der Oberfläche bildet
- Einbauten und wie dicht das Gerät an der Wand montiert werden kann
- Ob das Gerät vor Ort abgelesen werden muss oder nur als Signal gebraucht wird
- Benötigte Ausgänge und was sie lesen wird
- Ob am Behälter eine Verkabelung vorhanden ist oder eine Funkverbindung benötigt wird
- Am Installationsort verfügbare Versorgung
- Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin
