In der heutigen hochtechnologischen Welt wird die Niveau- und Temperaturmessung in Industrieanlagen, Tanks und Behältern immer wichtiger. Die Niveau- und Temperaturmessung ist ein grundlegender Prozess in der Industrie und beeinflusst maßgeblich die Effizienz und Sicherheit der Abläufe. Die analoge Niveaumessung mit Reedkette in Kombination mit einem Temperatursensor wie dem PT100/ PT1000 oder Bi-Metall Temperaturschalter hat sich in diesem Bereich als ein echter Spitzenreiter erwiesen. Sie ermöglicht eine kontinuierliche und genaue Überwachung des Füllstands von Flüssigkeiten sowie zusätzlich die Messung bzw. Überwachung der Temperatur.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip eines analogen Niveausensors mit Reedkette in Kombination mit einem Schwimmer basiert auf der Ausnutzung der Auf- und Abwärtsbewegung eines Schwimmers im Flüssigkeitsstand. Der Niveausensor besteht aus einer Reedkette und einem Schwimmer. Die Reedkette besteht aus mehreren einzelnen Reed-Schaltern, die in regelmäßigen Abständen an einem flexiblen Metallband angebracht sind. Jeder Reed-Schalter besteht aus zwei ferromagnetischen Kontakten, die durch ein Glasgehäuse voneinander getrennt sind. Der Schwimmer hingegen ist ein Auftriebskörper, der sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit befindet und sich entsprechend des Füllstands auf- und absenkt. Der Schwimmer ist mit einem Magnet ausgestattet, während sich die Reedkette im Behälter vertikal positioniert befindet. Wenn sich der Füllstand ändert und der Schwimmer auf- oder abschwebt, bewegt sich der Magnet entlang der Reedkette. Die einzelnen Reed-Schalter der Reedkette reagieren auf das Magnetfeld des Schwimmers. Sobald der Magnet in die Nähe eines Reed-Schalters kommt, schließen sich die Kontakte des Reed-Schalters und erzeugen ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird dann von einem Messgerät oder einer Auswerteeinheit erfasst und in einen messbaren Wert umgewandelt. Zusätzlich zu dieser Funktionsweise wird die Temperaturmessung integriert, um auch die Temperatur der Flüssigkeit im Behälter zu überwachen.
Die analoge Temperaturmessung erfolgt mithilfe von hochgenauen Temperatursensoren vom Typ PT100 oder PT1000. Diese Sensoren nutzen das Prinzip der Änderung des elektrischen Widerstands eines Metalls in Abhängigkeit von der Temperatur. Ein PT100-Sensor besteht aus einem Platinwiderstand, der bei steigender Temperatur seinen Widerstandswert verändert. Ähnlich funktioniert ein PT1000-Sensor, nur dass hier der Widerstand in Ohm 1000 Mal größer ist als beim PT100. Die PT-Sensoren sind in der Lage, sehr präzise und genaue Widerstandswerte zu liefern, die direkt mit der Temperatur der Flüssigkeit oder des Mediums in Kontakt stehen. Diese analogen Widerstandswerte werden dann durch ein entsprechendes Messgerät oder eine Auswertungsschaltung in Temperaturwerte umgewandelt und angezeigt. Die Temperaturwerte können ebenfalls an Steuerungs- und Regelungssysteme übergeben werden, um die Temperatur in der Anlage zu überwachen und den Prozess gegebenenfalls zu steuern und zu regeln.
Der Bi-Metall-Schalter besteht aus zwei Metallstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die miteinander verbunden sind. Wenn der Schalter einer bestimmten Temperatur ausgesetzt wird, verformen sich die Metallstreifen aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausdehnungsraten. Diese Verformung führt zu einer mechanischen Bewegung des Schalters. Der Temperaturschalter verwendet den Bi-Metall-Schalter als Sensor, um die Temperatur zu überwachen. Wenn die Temperatur den voreingestellten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, verursacht die Verformung des Bi-Metall-Schalters eine Bewegung, die den elektrischen Kontakt öffnet oder schließt. Wenn der Schalter geöffnet ist, wird der Stromkreis unterbrochen, und kein Strom fließt. Dies kann zum Beispiel als Schutzvorrichtung dienen, um eine Überhitzung zu verhindern. Wenn der Schalter geschlossen ist, wird der Stromkreis geschlossen, und der Strom kann fließen.
Vorteile
- Präzise Überwachung: Die Kombination aus Füllstand- und Temperaturmessung ermöglicht eine präzise Überwachung von Flüssigkeiten und Prozessparametern. Dadurch können Abweichungen frühzeitig erkannt und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.
- Effiziente Prozesssteuerung: Die kontinuierliche Messung von Füllstand und Temperatur ermöglicht eine effiziente Prozesssteuerung. Anlagen können automatisch auf veränderte Bedingungen reagieren, um optimale Leistung und Qualität sicherzustellen.
- Verbesserte Sicherheit: Die genaue Erfassung des Flüssigkeitsstands und der Temperatur trägt zur Sicherheit von Prozessen bei. Potenzielle Gefahren, wie Überfüllung oder Überhitzung, können rechtzeitig erkannt und vermieden werden.
- Reduzierte Ausfallzeiten: Die rechtzeitige Erkennung von Füllstand- oder Temperaturabweichungen ermöglicht eine frühzeitige Wartung oder Instandhaltung von Anlagen. Dadurch werden unvorhergesehene Ausfallzeiten minimiert.
- Effiziente Ressourcennutzung: Durch die genaue Erfassung des Füllstands und der Temperatur können Ressourcen wie Flüssigkeiten, Energie und Materialien effizienter genutzt werden, was zu Kostenersparnissen führt.
- Verbesserte Produktqualität: Die kontinuierliche Überwachung von Füllstand und Temperatur gewährleistet eine gleichmäßige Verarbeitung von Materialien und Zutaten, was die Produktqualität erhöht.
- Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Sensoren mit der Fähigkeit, sowohl den Füllstand als auch die Temperatur zu messen, sind in verschiedenen Branchen und Anwendungen vielseitig einsetzbar und können an spezifische Anforderungen angepasst werden.
- Einfache Integration: Moderne Sensoren sind häufig mit digitalen Schnittstellen ausgestattet, die eine einfache Integration in bestehende Steuerungs- und Automatisierungssysteme ermöglichen.
- Langfristige Kosteneinsparungen: Durch die Vermeidung von Überfüllung, Überhitzung oder unerwarteten Ausfällen können langfristig Kosten eingespart werden, da teure Reparaturen oder Produktionsausfälle vermieden werden.
- Umweltfreundlichkeit: Die effiziente Steuerung von Prozessen führt oft zu einer reduzierten Umweltbelastung, da der Einsatz von Rohstoffen und Energie optimiert wird.
Anwendungen und Branchen
Tanküberwachung in der Chemie- und Petrochemieindustrie
In Tanks und Behältern, die chemische Substanzen oder Ölprodukte enthalten, ist es entscheidend, sowohl den Füllstand als auch die Temperatur zu kennen, um die Lagerbestände zu verfolgen und die Stoffe sicher zu handhaben.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Bei der Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken ist es wichtig, den Flüssigkeitsstand in den Produktionsanlagen zu überwachen und gleichzeitig die Temperatur im Auge zu behalten, um die Qualität und Sicherheit der Produkte zu gewährleisten.
Heizungs- und Kühlsysteme
In Heizkesseln, Klimaanlagen und Kühlsystemen ermöglichen kombinierte Sensoren eine effiziente Regelung der Heiz- und Kühlprozesse, indem sie sowohl den Wasserstand als auch die Temperatur überwachen.
Umweltschutzanwendungen
In Umweltschutzsystemen werden diese Sensoren verwendet, um den Flüssigkeitsstand und die Temperatur in Abfall- und Abwassertanks zu überwachen, um sicherzustellen, dass die Umweltvorschriften eingehalten werden.
Pharmazeutische Industrie
In der pharmazeutischen Produktion wird eine genaue Überwachung des Füllstands und der Temperatur in Reaktoren und Fermentern benötigt, um die Produktionsprozesse zu steuern und zu optimieren.
Energieerzeugung
In Kraftwerken und Turbinen werden kombinierte Sensoren eingesetzt, um den Wasserstand und die Temperatur in Kühlsystemen und Wärmetauschern zu überwachen und die Effizienz der Energieerzeugung zu verbessern.
Schmiersysteme
In Schmiersystemen von Maschinen und Anlagen werden diese Sensoren eingesetzt, um den Füllstand und die Temperatur des Schmieröls oder Schmierfetts zu überwachen, um die reibungslose Funktion der beweglichen Teile sicherzustellen und Schäden zu vermeiden.
Dampferzeuger und Kesselanlagen
In Dampferzeugern und Kesselanlagen werden kombinierte Sensoren verwendet, um den Füllstand und die Temperatur des Kesselwassers zu überwachen, um eine sichere und effiziente Dampferzeugung zu gewährleisten.
Textilmaschinen
In der Textilindustrie werden diese Sensoren eingesetzt, um den Füllstand und die Temperatur von Chemikalien oder Farbstoffen in Textilmaschinen zu überwachen, um eine gleichmäßige und präzise Verarbeitung zu gewährleisten.
Druckmaschinen
In Druckmaschinen werden diese Sensoren eingesetzt, um den Füllstand und die Temperatur von Druckfarben oder Lösungsmitteln zu überwachen, um eine reibungslose Druckqualität sicherzustellen.
