Ultraschallsensoren senden Schallwellen aus, die außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen (über 20 kHz). Diese Schallwellen werden von der Oberfläche eines festgelegten Ziels zurückgeworfen, prallen vom Ziel (z. B. dem Boden eines Behälters mit Saft und Fruchtfleisch) ab und kehren zu einem Ultraschall-Transmitter zurück, um den Durchfluss und den Füllstand zu erfassen.
Ultraschall- Transmitter werden zur Überwachung des Durchflusses und des Füllstands von Flüssigkeiten in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Methoden für die Sicherheitsintegritätsstufe (SIL) und die Instrumentierung sind auf Zuverlässigkeit bei Tests und Zertifizierungen gemäß den Vorschriften für die Flüssigkeitsherstellung und Lebensmittelproduktion ausgelegt.
Messung des Saftfüllstands in einem Behälter
Ultraschall-Transmitter werden zur Überwachung des Durchflusses und des Füllstands von Flüssigkeiten in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Die Methoden für das Sicherheitsintegritätslevel (SIL) und die Instrumentierung sind auf Zuverlässigkeit bei der Prüfung und Zertifizierung gemäß den Vorschriften für die Flüssigkeitsherstellung und Lebensmittelindustrie ausgelegt.
Die Lebensmittelwissenschaft hat den Wert der Verwendung von Ultraschallwellen für die sichere und genaue Messung und Überwachung erkannt, wenn sensorische Systeme für die Erkennung und Präzision bei der Überwachung von Flüssigkeitsständen erforderlich sind.
Funktionsweise von Ultraschall-Füllstandstransmittern
Berührungsloser Transmitter für den Füllstand Kontinuierliche Ultraschallimpulse überwachen den Füllstand in Behältern, während sie oben am Tank über dem Blockierungsabstand montiert sind. Die Impulse wandern durch den leeren Raum des Behälters über der Flüssigkeitsoberfläche im Tank und durch die Flüssigkeit (Saft, Fruchtfleisch oder andere wässrige Flüssigkeiten) bis zum Boden des Tanks. Die Entfernung vom Flüssigkeitsstand bis zum Boden des Tanks wird vom Ultraschallsensor und dem Erfassungsziel am Boden des Tanks gemessen.
Die Berechnung der Zeit, die das Ultraschallimpulssignal benötigt, um vom Transmitter zum Ziel und zurück zu gelangen, hängt vom genauen Standard der Schallgeschwindigkeit in der Luftumgebung ab. Durch Division der Impulslaufzeit durch zwei und Multiplikation des Ergebnisses mit der Schallgeschwindigkeit erhält man die Präzision des Füllstands des Saftes im Behälter.
Formel:
Füllstand = jeweilige Schallgeschwindigkeit in der Produktionsumgebung X Zeitverzögerung ÷ 2.
Gefahrenanalyse und kritische Kontrollpunkte (HACCP)
Lebensmittelhersteller unterliegen den Anwendungsrichtlinien der Food and Drug Administration (FDA). Während der Herstellung und Produktion von kolloidalen Flüssigkeiten unterliegt die Überwachung kritischer Grenzwerte an jedem Kontrollpunkt zur Vermeidung, Begrenzung oder Reduzierung von Risiken der Sicherheit auf ein akzeptables Maß dem Titel 21 des Code of Federal Regulations (CFR), Teil 120.1(a). Die Funktionsprüfung ist ein wichtiger Bestandteil der Validierung der Sicherheitsfunktion eines Füllstandmessgeräts.
Füllstandsmessgeräte wie Schalter, Ultraschall-Füllstandstransmitter, HF-Füllstandstransmitter, bündig montierte Druckmessumformer und andere SIL-Messgeräte sind Systeme, die eingesetzt werden, um gefährliche Ereignisse zu verhindern und zu regulieren. Diese Geräte sind für die Erkennung einer Überfüllsituation in einem Behälter oder Tank zertifiziert. Endbenutzer-Prüfverfahren, wie z. B. die Prüfung des Füllstands oder die Teilprüfung von Füllstandsmessgeräten, zur Aufrechterhaltung der SIL-Bewertungen verhindern Ausfälle von Geräten oder das Überlaufen von Tanks und gewährleisten so eine angemessene Sicherheit. Die Norm IEC 61508 bietet einen systematischen Ansatz für die Konstruktion und Prüfung von Produkten in sicherheitsrelevanten Anwendungen. Die IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission) definiert SIS (Safety Instrumented System) und hat die Normen zusammengestellt. Die Anforderungen an Füllstandsmessgeräte sind in der Norm IEC 61508 festgelegt, die für Lebensmittelhersteller und Lieferanten von SIL-Produkten gilt.
Messung einer einzelnen diskreten Flüssigkeitshöhe
Punkt-Füllstandssensoren markieren einen voreingestellten Füllstand im Saft- oder Fruchtfleischherstellungsprozess. Diese Sensoren überwachen Überfüllungszustände und lösen eine Hochalarmfunktion aus.
Ausgefeiltere kontinuierliche Füllstandssensoren ermöglichen die Füllstandsüberwachung ganzer Systeme. Anstatt nur einen kritischen Punkt im Saftproduktionsprozess zu überwachen, messen Füllstandssensoren den Flüssigkeitsstand innerhalb eines speziell festgelegten Messbereichs.
Der Analoge Ausgang steht in direktem Zusammenhang mit dem Saft- oder Fruchtfleischstand in Tanks oder Behältern. Das System kann mit einer optischen Anzeige und einer Prozessregelschleife verbunden werden, wodurch ein komplettes Füllstandüberwachungsmanagementsystem entsteht.
Messung des Füllstands mit einem Druckmessumformer
Der Füllstand der Flüssigkeit kann mit einem Druckmessumformer und der folgenden Gleichung berechnet werden.
p = h ρ g (1) (N/m 2, Pa, lbf/ft 2, psf)
Dabei gilt:
p = Druck oder ρ = Dichte der Flüssigkeit (kg/m 3, slugs/ft 3)
h = Höhe der Flüssigkeitssäule oder Tiefe in der Flüssigkeit, in der der Druck gemessen wird (m, in)
und
g = Gravitationskonstante (Beschleunigung) (9,81 m/s 2, 32,17405 ft/s 2)
Die Vorteile von OMEGA®-Transmittern und -Transducern in der Saftproduktion, Lebensmittelproduktion und Flüssigkeitsherstellung
Kapazitive (HF) Füllstandsschalter Wenn Sie für Ihren Betrieb einen mikromechanischen Siliziumsensor benötigen, der einen sehr stabilen Wandler mit außergewöhnlich hoher Genauigkeit bietet und sich ideal für Druck- oder Füllstandsanwendungen eignet, bietet die OMEGA® PX409S-USBH Sanitärserie langfristige Stabilität. Unsere 3A-zugelassene Sanitärserie lässt sich direkt an Ihren PC oder Ihre Unternehmensumgebung anschließen. Sie wird komplett mit einem Standard-USB-Kabel geliefert, das eine einfache Einrichtung, genaue Datenerfassung und schnelle grafische Darstellung Ihrer Messwerte ermöglicht. Der passende Druckmessumformer ist robust und verfügt über ein sekundäres Rückhaltesystem, Manometer und Absolutdruck bis 600 psi. Installieren Sie den Druckwandler im Boden des Behälters. Der Verbunddruckmesser bietet ±10 inH2O bis ±15 psi. Der versiegelte Druckmesser 100 bis 600 psi, Vakuum 10 inH2O bis 15 psi und barometrische Messbereiche umfassen 32 inHg oder 1100 Torr.
Die Software für die Installation und den Betrieb ist kostenlos enthalten. Wenn Sie sich für den PX409S-USBH entscheiden, stellen Sie sicher, dass der Druck im Inneren des Behälters dem Außendruck entspricht. Wenn im Inneren des Behälters ein Druckunterschied besteht, ist es besser, einen Differenzdruckwandler zu verwenden. Wenn das Saftprodukt oder eine andere Flüssigkeit Fruchtfleisch oder Fruchtmasse enthält, ist die Verwendung eines gespülten Druckwandlers zwingend erforderlich. Andernfalls verstopft das Fruchtfleisch diesen Messumformer.
Tatsächlich ist OMEGA Ihr Komplettanbieter für alle Ihre Prozessmess- und -steuerungskomponenten und Systemgeräte. Druckmessumformer können für hochleistungsfähige Dünnschicht-Druckmessumformerspezifikationen ausgestattet werden, mit Leistungsspezifikationen, eigensichere Transmitter und modernster Siliziumtechnologie bis hin zu mikromechanischen Silizium-Transmittern mit Nass/Nass-Differenzdruck. Wenn Ihr Betrieb Spezifikationen erfordert, die über unsere Standardmodelle hinausgehen, bieten wir kundenspezifische Designs für allgemeine Zwecke, bündige Membranen, explosionsgefährdete Bereiche, industrielle Schwerlastanwendungen – mit hoher Genauigkeit und speziell für Ihre PC-Platinen-montierbaren Lösungen.
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