Installationsleitfaden für Schwimmer-Füllstandmessgeräte in Industrietanks

METRAVON Installationsanleitung für einen Schwimmer-Füllstandmessgerät in industriellen Tankanwendungen

für industrielle Tankanwendungen: Das Schwimmkörper-Niveaumessgerät misst den Flüssigkeitsstand, indem es die vertikale Position eines Schwimmkörpers erfasst, der mit der Prozessflüssigkeit auf- und absteigt. In magnetostriktiven oder magnetischen Sensorkonzepten enthält das Schwimmerelement einen Permanentmagnet; der Sensor erfasst die magnetische Position und wandelt diese in ein kontinuierliches Pegelsignal um.

Je nach Instrumentkonfiguration kann das gemessene Pegelwert als4-20mA-Signal, über HART-Kommunikation oder als ein anderes digitales Ausgangssignal übertragen werden.Zuverlässige Messungen hängen von der korrekten Auswahl des Messmediums, der mechanischen Ausrichtung, der Definition des Referenzpegels, der Skalierung des Senders sowie der Prozesskompatibilität ab.

1. Vor der Installation alle Instrument- und Prozessdaten überprüfen.

Vor der Installation ist das ausgelieferte Instrument mit dem Projekt-Datenblatt, den Instrumentsspezifikationen sowie den Prozessbedingungen zu vergleichen.

Messdaten;

Messbereich, Referenzpunkt, erforderliche Genauigkeit sowie ingenieurtechnische Einheiten bestätigen;

Prozessmedium;

Mediumbezeichnung, normale und minimale Dichte, Viskosität, Korrosivität sowie eventuelle Neigung zur Kristallisation oder Bildung von Ablagerungen überprüfen.

Temperatur und Druck

Stellen Sie sicher, dass die normalen, minimalen und maximalen Prozessbedingungen innerhalb der technischen Spezifikationen des Instruments liegen.

Elektrische Schnittstelle

Überprüfen Sie die Stromversorgung, die 4-20mA-Signale, die HART-Schnittstelle, das lokale Display sowie alle Anforderungen an die digitale Kommunikation.

Das Schwimmkörperdesign muss der Dichte der Prozessflüssigkeit entsprechen. Das Schwimmmaterial, die Abmessungen, die Auftriebswerte sowie die Druckklasse sollten entsprechend dem jeweiligen Medium, der Temperatur und dem Druck ausgewählt werden, anstatt als universelle Spezifikationen verwendet zu werden.

2. Unterscheidung zwischen Instrumentenreferenz und Tankreferenz

In Tankanwendungen kommen häufig zwei verschiedene Referenzsysteme zum Einsatz:

• Instrumentreferenz:, definiert anhand der Sensorkonstruktion, des unteren Messpunkts oder der vom Hersteller vorgegebenen Referenzposition;

• Tankpegelreferenz:In der Regel wird dieser Wert vom Behälterboden, vom Behälter-Datum oder von einer anderen projektspezifischen Höhenreferenz abgeleitet.

Diese beiden Referenzpunkte stimmen jedoch nicht immer überein.

Beispielsweise kann, wenn die untere Umleitverbindung 200 mm über dem Behälterboden-Datum liegt und die aktive Messspanne 1000 mm beträgt, die Anzeige auf Prozessebene wie folgt definiert werden:

200–1200 mm

während der Sender selbst weiterhin einen mechanischen Spann von 1000 mm messen kann. In diesem Fall muss der Sender oder das Steuersystem den korrekten Offset anwenden, damit der angezeigte Wert dem tatsächlichen Tankreferenzwert entspricht.

Wichtig:Die Festlegung von LRV = 0 und URV = der Zentrumabstand zwischen den Flanschen ist für bestimmte Bypass-Typ-Instrumente nur eine mögliche Konfiguration. Dies ist keine universelle Regel für alle schwimmenden oder magnetostrictiven Pegelüberträger.

3. Wie sollten Nullpunkt und Spanne konfiguriert werden?

Nach der mechanischen Installation ist zunächst die Beziehung zwischen dem Referenzpunkt des Sensors und dem Projekt-Niveau-Referenzpunkt zu bestimmen. Erst dann sollte der Ausgabebereich des Senders konfiguriert werden.

Je nach Sender können die Reichweite und der Offset lokal, über HART oder über eine Konfigurationssoftware eingestellt werden. Die Skalierung des DCS- oder PLC-Systems muss mit dem Messbereich des Senders übereinstimmen.

4. Warum ist die Orientierung des Schwimmers wichtig?

Ein magnetischer Schwimmer ist nicht immer mechanisch symmetrisch. Die Position des internen Magneten, das Auftriebszentrum sowie die vorgesehene Tauchtiefe werden während der Produktentwicklung festgelegt.

Sollte der Auftrieb während der Installation oder Wartung entfernt werden, muss er in der korrekten Ausrichtung wieder installiert werden. Viele industrielle Schwimmmessgeräte verwenden einTOP--,-UP-Modul., oder eine ähnliche Orientierungsmarkierung, um die korrekte Richtung anzugeben.

Überprüfen Sie die Orientierungsmarkierung.

Befolgen Sie die Markierung „TOP", „UP" oder die herstellerspezifische Kennzeichnung bei der Installation des Schwimmers.

Vermeiden Sie mechanische Schäden.

Vermeiden Sie, den Schwimmer während der Handhabung und Installation zu fallen oder zu verformen.

Stellen Sie sicher, dass der Schwimmer frei beweglich ist.

Nach der Installation muss der Schwimmer über den gesamten Messbereich frei bewegen können, ohne zu verhaken oder zu reiben.

5. Wie beeinflusst die Dichte des Fließmediums die Messung des Füllstands?

Die Schwimmposition wird durch den Auftrieb bestimmt. Eine Änderung der Dichte der Flüssigkeit verändert die Tauchtiefe des Schwimmkörpers und kann folglich die Beziehung zwischen der magnetischen Position des Schwimmkörpers und der tatsächlichen Flüssigkeitsoberfläche beeinflussen.

Aus diesem Grund sollten bei der Auswahl folgende Informationen angegeben werden:

• Normale Flüssigkeitsdichte;

• Mindest- und maximale Dichte;

• Erwartete Temperaturänderung;

• Ob eine Grenzflächenphasentrennung auftreten kann.

Wenn die Dichte erheblich variiert, sollte das Schwimmkonzept vom Hersteller bestätigt werden. Die Feldmodifikation des Schwimmkörpers wird im Allgemeinen nicht empfohlen.

6. Ist es erforderlich, das magnetische Zentrum des Schwimmers vor Ort zu berechnen?

In den meisten industriellen Anlagen ist es nicht notwendig, das magnetische Zentrum des Schwimmers durch Gewichtung des Schwimmers und Berechnung anhand der äußeren Abmessungen zu bestimmen.

Dieser Ansatz kann unzuverlässig sein, da ein Float folgende Merkmale aufweisen kann:

• Zylindrische oder nicht-zylindrische Geometrie;

• Internes Ballastmaterial;

• Mehrere strukturelle Abschnitte;

• Verschiebte Magnetposition;

• Spezielle Auftriebskompensation.

Der zuverlässigere Ansatz besteht darin,

Herstellerreferenzdaten zu verwenden.

Verwenden Sie den mit dem Gerät bereitgestellten magnetischen Referenzpunkt, die vorgeschriebene Schwimmorientierung sowie den vorgegebenen Dichtebereich.

Überprüfung anhand eines bekannten Niveaus

Während der Inbetriebnahme das Messwert des Senders mit einem zuverlässigen Referenzniveau vergleichen.

Konfiguration des Senders korrigieren.

Falls ein konsistenter Offset festgestellt wird, die Nullstellung, den Spannbereich oder den Anzeigeoffset mithilfe der genehmigten Konfigurationsmethode justieren.

7. Installationsanforderungen für eine Bypass-Kammer

Ein magnetischer Schwimmmessgerät vom Bypass-Typ ist über obere und untere Prozessanschlüsse mit dem Behälter verbunden. Der Flüssigkeitsstand innerhalb der Kammer folgt dem Stand des Behälters aufgrund des Verhaltens von Verbindungsbehältern.

8. Welche weiteren Installationsaspekte sind zu berücksichtigen?

Magnetische Schwimmer- und magnetostrictive Messsysteme basieren auf magnetischer Kopplung; daher ist auch die Installationsumgebung auf äußere Einflüsse zu prüfen.

Starke externe Magnetfelder

Vermeiden Sie, den Messbereich direkt neben starke elektromagnetische Geräte oder andere magnetische Quellen zu platzieren.

Verbiegte Führungsröhren

Schützen Sie die Sensorführungsröhre während des Transports und der Installation, um dauerhafte Verbiegungen zu verhindern.

Ablagerungen und hohe Viskosität

Schlamm, Kristallisation oder hochviskose Medien können die Bewegung von Schwimmern einschränken und sollten bei der Auswahl sowie bei der Planung der Wartung berücksichtigt werden.

9. Wie wird ein 4-20mA- oder HART-Signal in ein DCS- oder PLC-System integriert?

Ein magnetostrictiver Schwimmerniveau-Sensor kann die Position des Schwimmers in ein Standard-4-20mA-Signal umwandeln. Je nach Modell können auch HART oder andere digitale Kommunikationsverfahren für die Konfiguration, Diagnostik und Fernüberwachung verfügbar sein.

Während der Systeminbetriebnahme sind folgende Punkte zu überprüfen:

• Der tatsächliche Pegel, der dem Wert von 4 mA entspricht;

• Der tatsächliche Pegel, der dem Wert von 20 mA entspricht;

• Die von dem Sender verwendete technische Einheit;

• Die Skalierung der analogen Eingänge des DCS oder der PLC;

• Die konfigurierte Fehlstromverhalten;

• HART-Adresse sowie Kommunikationsparameter, sofern anwendbar.

Falls die Anzeige auf der lokalen Einheit und die Messwerte des DCS nicht übereinstimmen, sollte zunächst die Skalierungs- und Offsetkonfiguration überprüft werden, bevor mechanische Korrekturen vorgenommen werden.

10. Wie sind typische technische Spezifikationen zu interpretieren?

Die folgende Tabelle stellt eine allgemeine Auswahlreferenz fürsowiefür industrielle magnetische Schwimmer- und magnetostrictive Messgeräte im Niveaubereich bereit. Dies sollte nicht als universelle Spezifikation für jedes METRAVON-Modell betrachtet werden.

Häufig gestellte Fragen: Installation des Schwimmenden Lagermessgeräts;

Frage 1: Warum muss die Dichte der Flüssigkeit vor der Installation überprüft werden?

A: Der Schwimmer arbeitet auf Basis des Auftriebs, sodass die Dichte der Flüssigkeit die Tauchtiefe bestimmt. Falls die Dichte außerhalb des für den Schwimmer vorgesehenen Bereichs liegt, kann sich die Position des Schwimmers verschieben; in Extremfällen könnte der Schwimmer dann nicht korrekt funktionieren.

Q2: Ist die Mitte des unteren Flanschs stets der Nullpunkt des Sensors?

A: Nein. Die Nullreferenz hängt vom jeweiligen Aufbau des Messgeräts sowie von der Messreferenz des Herstellers ab. Der Mittelpunkt des unteren Flanschs kann bei einigen Bypass-Anlagen als ingenieurtechnische Referenz verwendet werden, ist jedoch keine universelle Regel.

Q3: Sollte der LRV stets auf 0 mm eingestellt werden?

A: Nein. LRV und URV sollten anhand der tatsächlichen Werte für 4 mA und 20 mA definiert werden, unter Berücksichtigung des Sensorreferenzpunkts sowie der Skalierung des Steuerungssystems.

Q4: Was geschieht, wenn der Schwimmer umgekehrt installiert ist?

A: Eine falsche Ausrichtung kann das Verhältnis zwischen dem internen Magnet, dem Sensor und der vorgesehenen Tauchtiefe verändern und so Messfehler verursachen. Installieren Sie den Schwimmer stets gemäß der „TOP"- oder einer anderen Orientierungsmarkierung neu.

Q5: Sollte das magnetische Zentrum des Schwimmkörpers vor Ort berechnet werden?

A: Normalerweise nicht. Verwenden Sie die Referenzdaten des Herstellers und überprüfen Sie die Messung anhand eines bekannten Flüssigkeitsstands. Die Berechnung der magnetischen Position auf Grundlage des Schwimmgewichts und der äußeren Abmessungen berücksichtigt möglicherweise weder interne Magnete, Ballaststoffe noch eine asymmetrische Konstruktion.

Q6: Was ist zu tun, wenn sich die Dichte der Flüssigkeit ändert?

A: Stellen Sie zunächst sicher, dass die neue Dichte innerhalb des konstruktiven Bereichs des Schwimmers liegt. Wenn sich ein konstanter Offset entwickelt, stellen Sie den Nullpunkt oder den Offset des Senders gemäß dem genehmigten Verfahren ein oder wählen bei Bedarf einen anderen Float aus.

Q7: Was führt in der Regel dazu, dass ein Float feststeckt?

A: Zu den häufigen Ursachen gehören eine nicht senkrechte Messkammer, ein verbogenes Führungsrohr, Kristallisation, Sedimentation, Medien mit hoher Viskosität sowie mechanische Schäden am Schwimmer.

Q8: Wie sollte die Messgenauigkeit nach der Installation verifiziert werden?

A: Vergleichen Sie den tatsächlichen Füllstand, die lokale Anzeige sowie die Messwerte über die Signaltechnik 4-20mA oder DCS an einem oder mehreren bekannten Füllstandspunkten und stellen Sie sicher, dass der Trend über den gesamten Messbereich hinweg konsistent ist.

Q9: Welche Informationen enthält METRAVON Benötigen Sie die Auswahl eines Füllstandsmessgeräts?

A: Bitte geben Sie die Tankkonfiguration, den Messbereich, die minimale und die normale Dichte des Fluids, die Viskosität, die Temperatur, den Druck, die Prozessverbindung, die Montageanordnung, die Leistungsanforderungen, die Anforderungen für gefährliche Einsatzbereiche sowie Installationsfotos an.

Zusammenfassung

Eine präzise Messung des Füllstands mittels Schwimmer erfordertdie geeignete Auswahl des Schwimmers entsprechend der Prozessdichte, eine klar definierte mechanische Referenz, eine korrekte Schwimmerorientierung, eine angemessene Reichweitenkonfiguration, eine vertikal ausgerichtete Messkammer sowie eine korrekte Skalierung zwischen Sender und Steuerungssystem.

In magnetostriktiven sowie in Bypass-Typ magnetischen Schwimmsystemen sind der Schwimmkörper und die magnetische Erfassungseinrichtung integrale Bestandteile der Instrumentenkonstruktion. Die Installation und Inbetriebnahme sollte daher den vom Hersteller vorgegebenen Referenzpunkten sowie dem genehmigten Kalibrierungsverfahren folgen, anstatt sich auf nicht verifizierte Feldberechnungen des magnetischen Zentrums zu verlassen.

Für METRAVON Bei der Auswahl von Projekten sollten die Geometrie des Tanks, die Dichte der Flüssigkeit, die Temperatur, der Druck, die Prozessverbindung, der Messbereich sowie die Kommunikationsanforderungen überprüft werden, damit der Schwimmer, der Messbereich, der Sender und die benetzten Materialien korrekt für die jeweilige Anwendung geeignet sind.