Voor niveau- en inhoudsmeting in drukloze  tanks wordt vaak het principe van hydrostatische drukmeting toegepast. Binnen ons assortiment onderscheiden we drie categorieën:

• Elektronische hydrostatische niveaumeters
  
• Mechanisch werkende energieloze tankmeetklokken
  (alleen voor drukloze tanks)
• Borrelbuis niveaumeters (ook voor tanks met overdruk)

Elektronische hydrostatische niveaumeters

Dit meetprincipe is – in combinatie met de juiste druktransmitter – bij uitstek geschikt voor niveaumeting van sterk vervuilde, agressieve en/of viskeuze vloeistoffen, onder meer in (boor)putten, bronnen en waterzuiveringsinstallaties. Ook is hydrostatische drukmeting uitstekend toepasbaar in sanitaire applicaties.

De keramische meetcellen die bij hydrostatische drukmeting worden gebruikt, hebben een hoge chemische bestendigheid en zijn uitstekend bestand tegen overbelasting. Ze bieden bovendien een zeer goede (herhalings-)nauwkeurigheid en langetermijnstabiliteit.

Kenmerken en voordelen

• Nauwkeurig en robuust
  
• Geen bewegende delen: onderhoudsvrij
• Ongevoelig voor schuimvorming en obstakels
• Zeer groot meetbereik: ≤ 50 meter
• Programmeerbaar voor niveau- of inhoudsmeting
• Voedingsspanning vereist
• Meetopnemer staat in contact met het medium
• Uitgangssignaal: 4-20 mA

Opties:

• Lokaal display met digitale weergave
• Leverbaar in explosieveilige uitvoeringen
• Scheepskeur voor maritieme toepassingen

Hydrostatische niveaumeter
aan kabel in explosieveilige uitvoering Ex ia/b

Werking

Hydrostatische druk ontstaat op een bepaalde diepte bij een bepaalde vloeistof en verhoudt zich proportioneel tot de hoogte van de vloeistofkolom boven een bepaald punt. Voor water – dat een soortelijke gewicht van 1,0 (oftewel: 1 kg per dm3) heeft – betekent dit dat de druk met 100 mbar per meter waterkolom toeneemt. Bij hydrostatische drukmeting in open tanks wordt de druk meestal zo laag mogelijk in de tank gemeten. De drukmeting wordt daarbij in de meetcel gecompenseerd voor de omgevingsdruk.

De hydrostatische druk kan worden bepaald uit de volgende formule:

P = (H x Þ  x g)/100

Hierbij is:

H niveauhoogte (m)
P hydrostatische overdruk op het meetpunt (barg)
Þ soortelijke gewicht van de vloeistof (kg/dm3)
g gravitatieconstante (= 9,81 m/s2)

Naast bovengenoemde conventionele druktransmitters voor hydrostatische niveaumeting bij gesloten en ontluchte tanks zijn er ook hangende drukopnemers die van bovenaf in een open tank kunnen worden geplaatst. Deze zijn in elke uitvoering onderdompelbaar en waterdicht volgens IP68.Hangende drukopnemers worden af fabriek voorzien van het benodigde kabelmateriaal op de gewenste lengte. De kabellengte komt overeen met het laagste te meten niveau in de tank. De sonde zelf kan eventueel tot op grote diepte worden gebracht met een additioneel gewicht. In deze uitvoeringen zijn tal van applicaties denkbaar, zoals niveaumeting in putten, oppervlaktewater, boorputten en afvalwaterinstallaties.

Voor een veilige mechanische bevestiging van de kabel met de hangende drukopnemer is het raadzaam om bij het meetpunt een trekontlasting toe te passen. Deze fungeert als geleiding voor de kabel, reduceert de trekspanning en voorkomt mechanisch schade. De drukopnemer kan vervolgens worden aangesloten op de waterdichte kabeldoos voor wandmontage of op meetwaardeomvormers met digitale niveauvisualisering.

Overige kenmerken

Nul- en bereikinstelling

Door gebruik te maken van een druktransmitter met een instelbaar meetbereik kan het uitgangssignaal – afhankelijk van de soortelijke gewicht van het medium – worden aangepast aan het volume van het medium en/of de diepte van de open tank. Bij de meeste druktransmitters kan het uitgangssignaal op locatie of op afstand worden ingesteld zonder de druktransmitter uit het proces te verwijderen. Zo registreert de druktransmitter de kleinste verandering in hydrostatische druk, die afhankelijk van het niveau toe- of afneemt.

Tanklinearisatie

Bij tanks waarvan het volume niet lineair toeneemt met het niveau – zoals een liggende cilindrische tank of een bolvormige tank – is een linearisatie nodig indien het volume moet worden uitgestuurd of weergegeven. Is de geometrie van de tank bekend en beschikt de druktransmitter over een geavanceerde tanklinearisatiefunctie, dan kan de druktransmitter het volume van de gedefinieerde tank zelf berekenen en direct op het display weergeven.

Afhankelijk van het type druktransmitter kan ter compensatie van de tankvorm namelijk een tanktabel met een x-aantal punten worden ingevoerd. Deze punten staan voor de verhouding van het procentuele niveau en het tankvolume. De ingebouwde elektronica zal tussen deze punten interpoleren om de nauwkeurigheid te verhogen. Het assortiment voorziet in druktransmitters waarin standaard diverse tankvormen zijn ingevoerd zodat tanklinearisatie zeer eenvoudig kan worden uitgevoerd.

Voor gesloten tanks dient een verschildrukmeting te worden uitgevoerd. Behalve een druksensor voor de feitelijke niveaumeting wordt hiervoor ook een druksensor voor drukmeting bovenin de tank geplaatst.

Uitgangssignaal

Het analoge uitgangssignaal van de elektronische hydrostatische niveaumeter kan uitgelezen worden op een digitale procesuitlezing of ingevoerd worden in digitale procesregelaar.

Mechanische werkende energieloze tankmeetklokken

Energieloze tankmeetklokken gebruiken – zoals het woord al zegt – geen externe energie zoals elektriciteit, perslucht of een andere energiebron. Deze meetinstrumenten zijn speciaal ontwikkeld voor maritieme toepassingen maar ook toepasbaar in industriële applicaties. De hydrostatische druk van de vloeistof in de tank oefent direct kracht uit op het meetmembraan en wordt via een met gas of lucht gevulde capillaire leiding overgebracht naar een aanwijsinstrument. Op de wijzerplaat daarvan is continu het vloeistofniveau of de inhoud van de tank afleesbaar. De capillaire leiding is afneembaar ten behoeve van montage, meetmembraan, tank- en schotdoorvoer en wordt geleverd inclusief de benodigde doorvoeringen.

Kenmerken en voordelen

• Energieloos: geen externe energiebron vereist
  
• Geschikt voor neutrale en licht agressieve vloeistoffen
• Eenvoudig meetprincipe
• Snelle en eenvoudige inbedrijfstelling
• Vrijwel onderhoudsvrij
• Metingen onafhankelijk van geleidbaarheid
• Ongevoelig voor schuimvorming, dampen en condensatie
• Continue aanwijzing van vloeistofniveau of tankinhoud
• Montage:
  • Standaard: horizontaal buiten de tank
  • Optioneel: in de tank
• Procesaansluiting: flenzen of binnendraad
• Breed meetbereik:
  • Werkdruk: 0-80 mmwk tot 0-8.000 mmwk
  • Temperatuur : 0 tot 55 °C (optioneel: 0 tot 100 °C)

Opties:

• Explosieveilige uitvoering
• Scheepskeur voor maritieme toepassingen
• Klantspecifieke uitvoeringen met verschillende meetbereiken
  en tankinhoudsmeting
• Uitgangssignaal 4-20 mA
  

Werking

Tankmeetklokken werken volgens het zelfde meetprincipe als de elektronische hydrostatische niveaumeters.

Capillaire leiding

De lengte van de capillaire leiding dient bij bestelling te worden opgegeven en is achteraf niet aan te passen. Het verdient aanbeveling om geen capillaire leiding langer dan 10 meter toe te passen in verband met het traag oplopen van de aanwijzing bij het vullen van de tank.

• Standaard lengte: 2 meter
• Maximale lengte: 40 meter
• Materiaal: koper met RVS 304 mantel (optioneel met PVC mantel)
  
  

Typegoedkeur

Energieloze tankmeetklokken voor niveau- of tankinhoudsmeting worden veel toegepast in de scheepbouw en worden geleverd met typegoedkeur volgens LRS.

Tanktabellen

Om de tankinhoud op de wijzerplaat weer te geven, is een tanktabel - ook bekend als volumetabel - nodig. Een tanktabel geeft de inhoud van een tank aan bij een bepaalde vloeistofhoogte. Is de vorm van een tank rechthoekig, dan verloopt de tanktabel tussen hoogte en inhoud lineair. In veel gevallen verloopt de tanktabel echter niet lineair omdat veel tanks een andere vorm, indeling en afmetingen hebben. Om de juiste tankinhoud toch op de wijzerplaat te kunnen projecteren, dient per tank bij bestelling het volgende te worden opgegeven:

• de tanktabel
• de soortelijke gewicht van het medium
• de naam of het nummer van de tank
• de eenheid in T/m3 of kg/liter
  

Het is vrijwel onmogelijk – en in verband met vervuiling niet raadzaam – om het meetmembraan op de bodem van de tank te plaatsen. Daarom start de meting altijd op een bepaalde afstand van het diepste punt van de tank: de tankbodem. Dit verschil tussen de tankbodem en het begin van de meting – oftewel: het deel van de tank dat niet kan worden gemeten – is de offset. Door de offset wordt de maximale vloeistofdruk op de sensor kleiner. Daarom dient de waarde van de offset in de tanktabel te worden vermeld. Het is mogelijk om op de wijzerplaat bepaalde delen van de schaal te voorzien van kleuren om kritieke niveaus aan te duiden.

Nauwkeurigheid

De nauwkeurigheidsklasse geeft de maximaal toelaatbare meetfout aan in procenten van het totale meetbereik van de tankmeetklok. De tankmeetklokken van ERIKS met kastdiameter Ø 160 mm zijn goed afleesbaar op afstand en hebben nauwkeurigheidsklasse 1,6. Nulpuntinstelling is mogelijk met behulp van een verstelschroefje aan de voorzijde van de kast en is geschikt voor correcties van + en - 5% van de maximale schaalwaarde.

Montagemogelijkheden

Het meetmembraan wordt doorgaans horizontaal buiten op de tankwand gemonteerd door middel van een flens (DIN of ANSI) of een wartelmoer
(3/4” BSP binnendraad). De capillaire leiding kan worden geleverd met loodrechte of haakse aansluiting op het meetmembraan. Soms wordt het meetmembraan horizontaal of verticaal in de tank gemonteerd met een montagebeugel en een capillairdoorvoer óf op een verlengpijp via de tanktop.

Aanvullend zijn isolatieafsluiters beschikbaar waardoor – uitsluitend bij een extern gemonteerd meetmembraan – het membraan ook bij een volle tank voor onderhoud of kalibratie kan worden verwijderd.

Borrelbuis niveaumeters

Borrelbuis niveaumeting is breed toepasbaar voor het meten van het niveau van vloeibare media in allerlei soorten tanks of putten. Het meetprincipe wordt vooral toegepast aan boord van schepen, onder meer voor niveaumeting in ballastsystemen, watersystemen, brandstof- en smeeroliesystemen en voor diepgangmeting. Maar borrelbuis niveaumeting is ook geschikt voor niveaumeting van neutrale, viskeuze, vervuilde en agressieve vloeistoffen in de algemene industrie.

Kenmerken en voordelen

• Geen bewegende of kwetsbare onderdelen in contact met het medium
  
• Meetprincipe werkt altijd
• Voor continue uitlezing van niveau, volume of niveau/volume
• Ongevoelig voor temperatuur
• Eenvoudig te controleren, te repareren en te kalibreren
• Leverbaar in twee uitvoeringen:
  • Pneumatische borrelbuis niveaumeting
  • Elektro-pneumatische borrelbuis niveaumeting (met 4-20 mA uitgangssignaal)
• Zeer geschikt voor toepassing in Ex-zones
• Scheepskeur voor maritieme toepassingen

Werking

Het meetprincipe van borrelbuis niveaumeting is gebaseerd op het meten van de hydrostatische druk van een vloeistofkolom in een tank. Door een luchtstroomregelaar – ook bekend als modulator – wordt continu een kleine hoeveelheid (instrumenten)lucht in een borrelbuis met een opening bij de tankbodem geblazen. Dit proces staat bekend als ‘borrelen’. De luchtstroom geeft bijvoorbeeld in water een aantal luchtbellenborrels. Deze lage luchtstroom dient ononderbroken te zijn en te variëren van circa 60 borrels per minuut.

De druk die nodig is om de lucht tegen de vloeistofkolom aan de onderzijde van de buis er uit te blazen komt overeen met de hydrostatische druk van de vloeistofkolomhoogte. Bij een vloeistof anders dan water dient de gemeten druk gedeeld te worden het het soortelijk gewicht van die vloeistof om de juiste vloeistofhoogte te bepalen.

Weergave van meetgegevens

Weergave van meetgegevens

Bij pneumatische borrelbuis niveaumeting wordt de gemeten druk in een analoge procesuitlezing omgezet, waarna het niveau, volume of niveau/volume van de vloeistof op een wijzerplaat kan worden afgelezen.

Bij elektro-pneumatische borrelbuis niveaumeting wordt de gemeten druk door een I/P omvormer (druk naar stroom) omgezet in een 4-20 mA uitgangssignaal voor een digitale procesuitlezing, PLC of PC op afstand en/of t.b.v. een niveauregeling of -alarmeringen.

Borrelbuis meetsystemen

Borrelbuis meetsystemen

Een borrelbuis meetsysteem bestaat per tank uit een borrelbuis, een veiligheidskamer (terugslagklep en veiligheidsafsluiter), een filter/reduceer, een luchttoevoerregelaar (modulator), een overdrukbeveiliging en een procesuitlezing, PLC of PC (monitoring systeem).

Afhankelijk van de uitvoering van het borrelbuis niveaumeetsysteem (pneumatisch of electro-pneumatisch) zijn deze leverbaar als

Enkelvoudig meetsysteem:

Alle benodigde componenten worden lokaal direct op, of in de omgeving van, de borrelbuis gemonteerd.

Meervoudig meetsysteem:

Afhankelijk van het aantal tanks dat gemeten moet worden kunnen de benodigde componenten eenn systeemkast of op een paneel samengebouwd worden. De veiligheidskamer wordt altijd op de borrelbuis gemonteerd.

Borrelbuizen en het leidingwerk behoren niet tot het leveringsprogramma van ERIKS.

Een pneumatisch borrelbuis meetsysteem bestaat per tank uit de volgende componenten:

• een borrelbuis met veiligheidskamer (terugslagklep)
• een modulator met overdrukbeveiliging en een pneumatische uitgang die is gekoppeld aan de analoge procesuitlezing en een drukschakelaar
• een analoge procesuitlezing

Modulatoren en analoge procesuitlezingen worden veelal op klantspecificatie in een systeemkast gemonteerd geleverd.

Veiligheidskamer

In een borrelbuis meetsysteem wordt altijd een veiligheidskamer in lijn met de luchtstroom op de borrelbuis gemonteerd. Montage geschiedt bij voorkeur verticaal bovenop de tank, waarbij de aansluitingen luchtdicht dienen te worden aangesloten. Feitelijk is de veiligheidskamer een terugslagklep die bestaat uit een zeewater bestendige behuizing, een roestvaststalen vlotter en een  door deze vlotter bediende klep. In geval van het wegvallen van de luchtstroom of van een leidingbreuk sluit de vlotter door stijgend medium de klep in de top van de veiligheidskamer af. Hierdoor kan de lucht in de veiligheidskamer niet ontsnappen en ontstaat een luchtbuffer die de vloeistof tegenhoudt. Zo wordt voorkomen dat in geval van calamiteiten medium in de borrelleiding terechtkomt c.q. dat medium uit de tank kan lopen.

Modulator

De modulator voedt de borrelbuis met een lage hoeveelheid lucht of gas waarmee een tegendruk wordt opgebouwd. De opgebouwde tegendruk correspondeert met het niveau in de tank. De modulator geeft de opgebouwde tegendruk via de luchtuitgang door aan de uitlezing voor een continue uitlezing van niveau, volume of niveau/volume.

Overdrukbeveiliging

De overdrukbeveiliging beschermt de uitlezing voor het geval de hydrostatische druk te hoog oploopt als gevolg van een obstructie in de meetleiding of de borrelbuis óf tijdens het doorblazen van het borrelcircuit.

Optioneel is een drukschakelaar leverbaar die bij een hoog of laag niveau een elektrisch contact initieert.

Analoge procesuitlezing

Op de analoge procesuitlezing wordt het niveau van de tanks aangegeven. Doordat dit instrument met de manometrische uitgang van de modulator is verbonden, wordt het door de overdrukbeveiliging van de modulator beschermd tegen overdruk. Het aanwijsinstrument is voorzien van een montageflens (144 x 144 mm of 96 x 96 mm) voor montage in bijvoorbeeld een systeemkast of een lessenaar.

Een elektro-pneumatisch borrelbuis niveaumeetsysteem bestaat per tank uit de volgende componenten:

• een borrelbuis met veiligheidskamer (terugslagklep)
• een modulator waarvan de pneumatische uitgang is gekoppeld aan een geïntegreerde P/I omvormer (druk naar stroom) met een 4-20mA en/of RS485 uitgangsignaal
• een (digitale) procesuitlezing, monitoring systeem of procesregelaar

Modulatoren en (digitale) procesuitlezingen of monitoring systemen worden veelal op klantspecificatie in een systeemkast gemonteerd geleverd.

Modulator

De modulator voor een elektro-pneumatische borrelbuismeting heeft een overeenkomstige samenstelling als die voor een pneumatisch borrelbuismeting met als extra component een ingebouwde P/I-omvormer (druk naar stroom/druktransmitter).

Het 4-20 mA uitgangsignaal kan worden aangesloten op een lokaal gemonteerde digitale of analoge procesuitlezing en/of op een centraal geplaatst lcd-display of monitoringssysteem of op een digitale procesregelaar.

Voor montage in een Ex-zone dient de P/I-omvormer te worden aangesloten via een zener barrier. Een systeemkast met modulator wordt altijd in een niet-explosiegevaarlijke omgeving (safe area) gemonteerd.

De veiligheidskamer is bij de elektro-pneumatische borrelbuismeting gelijk aan de uitvoering bij pneumatische borrelbuismeting.

Elektro-pneumatische borrelbuis niveautransmitter voor directe montage

Bij een elektro-pneumatische borrelbuis niveautransmitter voor directe montage op of nabij de borrelbuis zijn alle benodigde componenten per tankmeting in één apparaat geïntegreerd en samengebouwd tot een compact meetsysteem. Voor dit meetsysteem is geen centrale systeemkast en zijn geen borrelleidingen nodig. Deze uitvoering wordt standaard Ex-ia (intrinsiek veilig) geleverd voor montage in explosiegevaarlijke omgevingen.

Verder is de werking gelijk aan de beschreven elektro-pneumatische borrelbuis niveaumeetsysteem.