Oberirdische Großlagertanks sind Behälter, die große Mengen an Flüssigkeit aufnehmen können und in der Regel zwischen 10 und 32 Fuß hoch sind. Sie arbeiten ohne Druck, sind in vielen Formen erhältlich und werden häufig aus Kunststoff, Glasfaser oder Metall hergestellt. Am häufigsten sind vertikale zylindrische Tanks. Je nach Flüssigkeit können sie auch eine chemisch beständige Innenauskleidung haben.
Es gibt viele Umweltvorschriften für die Konstruktion und den Betrieb von Großlagertanks, wobei für oberirdische Tanks andere Vorschriften gelten als für unterirdische Tanks. Großlagertanks verfügen über zwei grundlegende Steuerungssysteme: eines zum Einfüllen von Flüssigkeit in den Tank und eines zum Entleeren des Tanks. Einige sind zusätzlich mit einer zweiten Umfassungswand ausgestattet, um Verschüttungen oder Leckagen zu verhindern, und alle sind gut über Transportwege erreichbar, um die Anlieferung zu erleichtern.
Die wichtigste Anforderung für diese Anwendung ist die Überwachung des Flüssigkeitsstands, damit die Bediener wissen, wann der Tank nachgefüllt werden muss, und um ein Überlaufen oder Leerlaufen zu verhindern. Ultraschall-Füllstandssensoren sind oft die beste Option, um diesen Flüssigkeitsstand mit höchster Genauigkeit zu überwachen.
Technologie
Eine kurze, hochfrequente Ultraschallwelle wird bis zu viermal pro Sekunde von der Oberfläche des Wandlers ausgesendet. Die Schallwelle wird von der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiert und kehrt zum Wandler zurück.
Ein Ultraschall-Füllstandsensor misst die Laufzeit zwischen der Erzeugung und dem Empfang des Schalls und wandelt diese in den Abstand zwischen der Oberfläche des Wandlers und der Flüssigkeitsoberfläche um. Der Abstand wird dann in einen Prozentsatz der gemessenen Spanne umgewandelt und als proportionales 4-20-mA-Signal ausgegeben.
Bewährte Verfahren
Der installierte Füllstandsensor muss eine freie Sicht auf die Flüssigkeitsoberfläche haben. Das bedeutet, dass der Messraum unterhalb des Sensors frei von Hindernissen wie Rohren, Armaturen, Leitern oder Wänden im Inneren des Tanks sein sollte.
Der Füllstandwandler muss sich über dem höchsten Flüssigkeitsstand befinden und darf während des normalen Betriebs niemals untergetaucht sein. Massenspeichertanks befinden sich oft im Freien ohne jeglichen Umweltschutz und sind direkt der Hitze der Sonne oder der Kälte des Wetters ausgesetzt. Daher können Temperaturunterschiede zu Kondensation im Tank führen. Dies tritt häufiger am oberen Ende des Messbereichs auf, kann aber auch am unteren Ende auftreten, was zur Bildung von Wassertropfen oder Eis auf dem Messumformer führt, was die akustische Übertragung und den Empfang beeinträchtigen kann.
Bei starker Kondensation wählen Sie einen Sensor für den Füllstand mit einem größeren, leistungsstärkeren Messbereich und tragen Sie eine sehr dünne Schicht wasserabweisende Vaseline auf die Oberfläche des Wandlers auf. Flüssigkeiten werden normalerweise von oben in Großspeichertanks eingefüllt und von unten entnommen. Dies führt in der Regel zu einer unruhigen Flüssigkeitsoberfläche beim Befüllen und einer glatten Flüssigkeitsoberfläche beim Entleeren. Je nach Art der Flüssigkeit und Stärke der Bewegung kann Schaum entstehen.
Schaum absorbiert das akustische Signal und kann den effektiven Messbereich des Füllstandssensors verringern. Bei Schaumbildung sollte der Sensor in einem Standrohr installiert werden, um den Oberflächenschaum vom Messpunkt zu trennen. Eine andere Lösung besteht darin, das Füllrohr bis zum Boden des Tanks zu verlängern und die Bewegung zu eliminieren. Dampf tritt normalerweise bei korrosiven Flüssigkeiten in höheren Konzentrationen auf, kann aber auch bei nicht korrosiven Flüssigkeiten bei höheren Temperaturen auftreten. Dampf absorbiert das akustische Signal und kann den effektiven Messbereich des Füllstandssensors verringern.
Wenn erheblicher Dampf vorhanden ist, wählen Sie einen Füllstandssensor mit einem längeren, leistungsstärkeren Messbereich und entlüften Sie den Tank ordnungsgemäß. Bei starken dampfförmigen Säuren wie Salzsäure oder Salpetersäure sollte der Füllstandsensor außerdem in einem Standrohr installiert werden, um die Stärke des akustischen Signals zu maximieren.
Installation
Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Montage eines Füllstandsensors in dieser Anwendung. Das Innere eines Großlagertanks weist normalerweise nur wenige Hindernisse oder Ausrüstungsgegenstände auf. Der Tankdeckel kann flach, gewölbt, rund oder abgewinkelt sein. Suchen Sie einen Montageort, an dem der Sensor während des gesamten Messbereichs eine direkte Sicht auf die Flüssigkeit hat. Der Ort muss flach, auf gleicher Höhe mit der Flüssigkeit und zugänglich sein. Die folgenden Geräte können zur Installation des Sensors verwendet werden.
Tankadapter
Tankadapter werden empfohlen, wenn die Montage des Tanks eben und nicht geneigt ist. Verwenden Sie einen Tankadapter mit Schlitzgewinde und vermeiden Sie Adapter mit Gewindegewinde. Verwenden Sie keine Tankadapter, die verkehrt herum montiert sind.
Kupplung
Eine kürzere Halbkupplung ist einer höheren Vollkupplung vorzuziehen. Verwenden Sie eine Kupplung mit Schlitz x Gewinde und vermeiden Sie Kupplungen mit Gewinde x Gewinde. Wenn Sie eine Vollkupplung verwenden, müssen die unter „Steigrohr mit Flansch” beschriebenen Höhen- und Durchmesserbeschränkungen eingehalten werden.
Steigrohr
Füllstandsmessumformer können in einem Steigrohr installiert werden, um Oberflächenschaum zu trennen, Turbulenzen zu dämpfen oder die akustische Signalstärke des Ultraschall-Füllstandssensors zu maximieren. Verwenden Sie kein Steigrohr in Anwendungen mit verschmutzten, beschichteten oder verkalkten Flüssigkeiten, die Materialablagerungen an der Innenwand des Rohrs hinterlassen.
Das Standrohr muss aus einem durchgehenden Abschnitt eines glatten Rohrs ohne Unterbrechungen oder Übergänge bestehen. Der Innendurchmesser des Rohrs muss mindestens der Strahlbreite des Füllstandssensors entsprechen, wobei Rohre mit größerem Durchmesser empfohlen werden. Für die Installation des Sensors montieren Sie eine flache Gewindekupplung oben auf dem Rohr.
Bohren Sie direkt unter der Kupplung und innerhalb der Totzone des Füllstandssensors zwei 6-mm-Entlüftungslöcher auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs. Das Rohr sollte bis zum Boden des Tanks oder mindestens bis unter die Messspanne des Füllstandssensors reichen. Schneiden Sie einen 45°-Winkel an der Unterseite des Rohrs.
Schließlich sollte der Füllstand über dem 45°-Schnitt gehalten werden, damit sich immer Flüssigkeit im Rohr befindet.
Steigrohr mit Flansch
Lange, schmale Steigrohre, die in Glasfasertanks auch einige Zentimeter in den Tankdeckel hineinragen können, können die akustische Übertragung und den Empfang beeinträchtigen. Die Innenfläche des Steigrohrs muss glatt und frei von Graten sein, insbesondere im Bereich unterhalb der installierten Wandlerseite.
Es werden Steigrohre mit einem Durchmesser von 3" oder mehr empfohlen. Wenn nur ein Steigrohr mit einem Durchmesser von 2" zur Verfügung steht, dürfen die Höhe des Steigrohrs und alle darüber liegenden Verbindungen zur Montage 5" nicht überschreiten. Bei Steigrohrhöhen von mehr als 8" ist Vorsicht geboten, und die Verwendung von T-Verbindungen innerhalb der Steigrohrkonstruktion ist nicht zulässig.
Mitte des Domtanks
Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Installation des Ultraschall-Füllstandssensors in der Mitte eines Domtanks. Der Dom wirkt wie ein Parabolreflektor, der die akustische Energie verstärkt und dazu führen kann, dass der Transmitter bei bestimmten Tankfüllständen nur zeitweise funktioniert.
In solchen Fällen wird ein geeigneter Überspannungsschutz und ein Filter empfohlen.Spanne
Der Sensor gibt ein 4-20-mA-Stromsignal aus, das proportional zur
Span
The sensor outputs a 4-20 mA current signal that’s proportionate to Füllstandsmessspanne innerhalb des Großlagertanks ist. Benutzer stellen in der Regel 4 mA auf leer oder den niedrigsten gemessenen Füllstand und 20 mA auf voll oder den höchsten gemessenen Füllstand ein. Vermeiden Sie es, die 4-mA- oder 20-mA-Spannen-Sollwerte auf oder in der Nähe von Füllständen einzustellen, bei denen Pumpen, Ventile oder Alarmkontakte ausgelöst werden können.
Schnittstelle
Das 4-20-mA-Stromsignal der Füllstandssensoren wird normalerweise an einen lokalen Controller oder ein zentrales Steuerungssystem angeschlossen. Zu diesen Geräten können eine SPS, SCADA, DSC oder ein eigenständiger Füllstandscontroller gehören.
Beide Steuergeräte sind geeignet, solange sie ein 4-20-mA-Stromsignal akzeptieren. Der Messbereich des Reglers muss dann so programmiert werden, dass er dem Messbereich des Ultraschallsensors entspricht, wobei zu berücksichtigen ist, dass der 4-mA-Sollwert der Sensoren normalerweise über dem Leerstand des Tanks liegt.
Sobald der Messbereich des Reglers auf die richtigen Werte und technischen Einheiten konfiguriert wurde, werden die Relaissollwerte für die Automatisierung von Pumpen, Ventilen oder Alarmkontakten angewendet.
Zusätzlich zum Primärsystem sollte immer ein unabhängiges Hochalarm- oder Sicherheitsabschaltsystem verwendet werden, und für den Pumpen- oder Prozessschutz wird ein unabhängiges Tiefalarm- oder Sicherheitsabschaltsystem empfohlen.
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