Dieser Artikel befasst sich mit dem Funktionsprinzip der Kapazitätstransmitter und der Art und Weise, wie sie zur Füllstandsmessung eingesetzt werden können. Zu Anfang werden wir zunächst einmal auf ein allgemeineres Problem der Automatisierungsindustrie eingehen.

Für die meisten Variablen in der Prozessautomatisierung gibt es viele Prinzipien, aus denen man wählen kann. Jeder Anbieter wird ein Produkt mit einem bestimmten Prinzip anpreisen und Ihnen möglicherweise sagen, andere aus diesem oder jenem Grund zu vermeiden.


Wenn Sie den Hype außer lassen, müssen Sie berücksichtigen, dass das beste Gerät für Ihre Anwendung über Genauigkeit und Preis hinausgeht. Natürlich benötigt Ihr Prozess ein genaues, stabiles und langlebiges Gerät. Und dafür wollen Sie nicht zu viel zahlen. Aber Ihr Unternehmen braucht lokale Unterstützung, schnellen Service oder Remote Assistance vom Lieferanten. Diese Faktoren tragen alle dazu bei, die richtige Lösung für Ihre Anwendung zu gestalten.

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Andwendungsfälle für Temperatur-Füllstandtransmitter

Nachdem Sie eine Weile in diesem Geschäft gearbeitet haben, werden Sie eine gute Idee davon haben, welche Geräte am besten in Ihrem Prozess funktionieren. Zum Beispiel, wenn Sie den Füllstand in einem Eiscreme-Tank benötigen, dann wollen Sie ein Nicht-Kontakt-Gerät. Auf diese Weise reduzieren Sie das Risiko einer Kontamination und vermeiden bestimmte Arten von Prozessanschlüssen. Macht Sinn, oder?

Dennoch nutzen die meisten Eiscreme-Tanks heute Drucktransmitter mit Flush-Verbindungen und hygienischen Zulassungen. Denn auch wenn eine berührungslose Lösung wie ein Freiraumradar für den Prozess besser aussieht, verwendet die Industrie typischerweise Sender, die für die Anwendung von Lebensmitteln konzipiert sind.

Das Druckgerät wird gut funktionieren, aber wenn Sie eine instabile Produktdichte haben, kann es die Messwerte beeinflussen. Eine Änderung der Dichte wird die Fehlermarge erhöhen und die Genauigkeit reduzieren. Wenn Sie ein Freiflächenradar wählen, beeinflusst die Dichte die Messung nicht.

Jetzt sagen Sie vielleicht “Einen Moment mal! Diese Tanks haben in der Regel Rührwerke, und diese stören Radargeräte, richtig?” Nicht ganz. Ja, die meisten Tanks werden Rührwerke haben. Eiscreme hat jedoch eine hohe dielektrische Konstante, die diesen Effekt negiert. Cool, nicht wahr?

Wie ich bereits in einem früheren Newsletter erwähnt habe, habe ich nicht viele Kapazitätstransmitter im Feld gesehen. Obwohl das Prinzip nicht neu ist, werden Sie diese Geräte nicht überall finden. Wenn Sie ein nicht-leitfähiges Produkt haben, müssen Sie die Null und Spanne mit dem Tank leer und voll kalibrieren. Wenn Sie ein höheres leitfähiges Medium haben, dann sollte die Fabrikkalibrierung ausreichen.

Positiv ist, dass diese flexiblen Geräte in nicht leitfähigen und leitfähigen Medien funktionieren. Allerdings haben Sie zwischen 1 und 100 Mikrosiemens pro Zentimeter, bei denen diese Geräte nicht so gut funktionieren. Und der Kapazitätstransmitter sollte Kontakt mit dem Produkt herstellen, das sie hinter andere Technologien bringt. Wie dem auch sein, betrachten wir uns, wie das Gerät funktioniert.

Funktionsprinzip von Kapazitätstransmittern

Wie es im Namen sagt, funktionieren Kapazitätstransmitter als Kondensator. Die Sonde fungiert als eine der Kondensatorplatten und die metallische Gefäßwand als zweite. Wir nennen das Medium, das diese Platten trennt, das Isoliermaterial (dielektrische Konstante, K). Die Kapazität oder Speicherkapazität des Kondensators (C) hängt von den Plattenbereichen A, ihrer Entfernung zueinander (d) und der dielektrischen Konstante (E) ab.

C = E(K A/T)

  • C = Kapazität in Picofarads (pF)
  • E = Konstante
  • K = relative dielektrische Konstante
  • A= Wirkfläche der Platten
  • d = Abstand zwischen den Düsen

Wenn Sie einen Tank mit dem Niveau bei Null Prozent haben, dann haben Sie nur Luft als Ihr isolierendes Material. Da das Produkt beginnt, das Gefäß zu füllen, wird das Material zu einer Flüssigkeit oder Feststoff wechseln, wodurch die Kapazität verändert wird. Die vom Sensor gemessene Kapazität ist also direkt proportional zum Füllstand des Tanks.

Dieses Prinzip kann in vielen Prozessbedingungen wie Schlämmen, Schaumstoffen, hohen Drücken und mehr funktionieren. Und der dielektrische Wert wird bestimmen, ob Sie eine teilweise oder vollständig isolierte Sonde verwenden sollten. Bei einem Kapazitätsmessumformer, der einen Wert von bis zu 5 misst, können Sie z. B. eine teilweise isolierte Sonde verwenden. Aber wenn der Wert höher als 5 ist, dann sollten Sie eine voll isolierte Sonde einsetzen.

Denk dran, Sie brauchen zwei Platten. In der Regel haben Sie die Sensorsonde als eine und die metallische Gefäßwand als die andere. Dennoch können Sie dieses Prinzip immer noch in einem Plastikgefäß anwenden. Sie benötigen nur einen konzentrischen Schlauch im Tank oder einen Sensor mit Doppelrod-Elektroden.

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Kontinuierliche Füllstandsmessung und Stufenschalter

Dieses Prinzip gilt für kontinuierliche Mess- und Stufenschalter. Wenn Sie eine kontinuierliche Messung haben, sollte die Sonde den gesamten Messbereich abdecken. Mit einem Stufenschalter erkennt die installierte Stange nur Ebene in einem bestimmten Bereich.

Viele Anbieter bieten diese Lösungen auf dem Markt – Endress+Hauser, VEGA, OMEGA, Siemens und andere. Je nach Lieferant können Sie ein Modell für Flüssigkeiten oder Feststoffe, mit vollständig oder teilweise isoliertem Material, in PE, PTFE, PFA und mehr bekommen.

Schlussfolgerung

Kapazitätstransmitter sind einfach und dennoch flexibel. Wenn Sie das Gerät auf dem Feld für nicht leitende Medien kalibrieren müssen, dann haben Sie vielleicht ein wenig Schwierigkeiten. Aber in leitenden Medien installiert es sich ziemlich einfach. Skalieren Sie ein Gerät und vergleichen Sie seine Vor- und Nachteile mit anderen, um das Beste für Ihren Prozess zu entscheiden.

Wenn Sie mehr über die Füllstandsmessung mit kapazitiven Füllstandsmessumformern erfahren möchten, you can nehmen Sie Kontakt mit unseren Ingenieuren auf!

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