VDI VDE 3519 Blatt 2-2012 Level measurement - Visual methods.pdf

1、ICS 17.060, 23.020.10 VDI/VDE-RICHTLINIEN Dezember 2012 December 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Fllstandmesstechnik Sichtverfahren Level measurement Visual methods VDI/VDE 3519 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Di

2、e deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Prozessmesstechnik und Strukturanal

3、yse VDI/VDE-Handbuch Prozessmesstechnik und Strukturanalyse Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:05.11.Entwurf,deutsch;VDI/VDE3519Blatt1:2002-10Zu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rech

4、te vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Formereditions:05/11 Draft,in German only;VDI/VDE3519Part1:2002-10Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen . 3 5 Feststehende Me

5、sseinrichtung . 3 5.1 Messprinzip 3 5.2 Einsatzbereich 4 5.3 Messverfahren und Messeinrichtung . 4 5.4 Messunsicherheiten 5 6 Bewegliche Messeinrichtung . 6 6.1 Messprinzip 6 6.2 Einsatzbereich 6 6.3 Messverfahren und Messeinrichtung . 7 6.4 Messunsicherheiten 8 Schrifttum 8 Preliminary note . 2 Int

6、roduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references 3 3 Terms and definitions . 3 4 Symbols . 3 5 Fixed measuring device 3 5.1 Measurement principle . 3 5.2 Application . 4 5.3 Measurement method and measuring device . 4 5.4 Measurement uncertainties . 5 6 Moveable measuring device . 6 6.1 Measurement pr

7、inciple . 6 6.2 Application . 6 6.3 Measurement method and measuring device . 7 6.4 Measurement uncertainties . 8 Bibliography . 8 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI/VDE 3519 Blatt 2 / Part 2

8、 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der

9、 bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitun

10、g dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, mic

11、ro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitu

12、de to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Diese Richtlinie wurde erarbeitet vom Fachaus-schuss Fllstandmesstechnik“ der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik. Die Richtlinienreihe VDI/VDE 3519 beschreibt die Fllstandmessung von Flssigkeiten und Feststof-fen (Scht

13、tgtern). Es werden Erluterungen zur Bewertung der einzelnen Messverfahren sowie Hinweise fr die geeignete Anwendung der Ver-fahren angegeben. Die Richtlinienreihe besteht aus folgenden Blttern: Blatt 1 Grundlagen Blatt 2 Sichtverfahren Blatt 3 Schwimmerverfahren Blatt 4 Verdrngerverfahren Blatt 5 Bo

14、dendruckverfahren Blatt 6 Wgeverfahren Blatt 7 Messen durch Bremsen und Hemmen von Bewegungen Blatt 8 Widerstandsverfahren Blatt 9 Kapazitiv- und Admittanzverfahren Blatt 10 Wrmeableitungsverfahren Blatt 11 Radiometrische Verfahren Blatt 12 Schall- und Ultraschallverfahren Blatt 13 Mikrowellenverfah

15、ren Blatt 14 Optische Verfahren Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3519. Introduction This guideline was prepared by the “level meas-urement” committee of the VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control. The series of

16、guidelines VDI/VDE 3519 describes the level measurement of liquids and solids (bulk solids). It provides information on the assessment of measurement methods and on appropriate appli-cation of these methods. The series of guidelines consists of the following parts: Part 1 Fundamentals Part 2 Visual

17、methods Part 3 Float methods Part 4 Displacer methods Part 5 Ground pressure methods Part 6 Weighing method Part 7 Measuring by retarding und restricting of movements Part 8 Electrical resistance methods Part 9 Capacitive and admittance methods Part 10 Heat dissipation method Part 11 Radiometric met

18、hods Part 12 Sound and ultrasound methods Part 13 Microwave methods Part 14 Optical methods A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/3519. 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie beschreibt die Fll-standmessung mit Sichtverf

19、ahren. Sie gilt nur zu-sammen mit dem Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI/VDE 3519. 1 Scope This guideline describes level measurement using visual methods. It should be read in conjunction with Part 1 of the series of guidelines VDI/VDE 3519. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB

20、65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3519 Blatt 2 / Part 2 3 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI/VDE 3519 Bl

21、att 1:2012-12 Fllstandmesstech-nik; Grundlagen 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI/VDE 3519 Part 1:2012-12 Level measurement; Fundamentals 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI/VDE

22、3519 Blatt 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the terms and definitions as per VDI/VDE 3519 Part 1 apply. 4 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung Einheit hbMessbereich der Messeinrich-tung

23、m hSStutzenabstand der Messeinrich-tung (auch Hhendifferenz vom Perlgasaustritt zum Minusstut-zen) m hxAnzeigemessabweichung m xh angezeigter Fllstand hxtatschlicher jeweiliger Fllstand ber Anfangswert m h0Messanfang ber Nullebene m Dichte des Messstoffs usw. kg/m31mittlere Dichte des schweren Stoff

24、s im Behlter kg/m32mittlere Dichte des leichteren Stoffs im Behlter kg/m31 mittlere Dichte des schweren Stoffs im Parallelgef kg/m32 mittlere Dichte des leichteren Stoffs im Parallelgef kg/m34 Symbols The following symbols are used throughout this guideline: Symbol Term Unit hbmeasurement range of t

25、he device m hSdistance between the measuring device connectors (also height difference from bubble gas out-let to the negative connection) m hxdisplayed measurement error m xh displayed level hxactual level above lower range limit m h0lower range limit above zero level m density of the medium, etc.

26、kg/m31mean density of the heavier me-dium in the tank kg/m32mean density of the lighter me-dium in the tank kg/m31 mean density of the heavier me-dium in the parallel vessel kg/m32 mean density of the lighter me-dium in the parallel vessel kg/m35 Feststehende Messeinrichtung (Schauglas) 5.1 Messprin

27、zip Der Fllstand wird direkt durch ein Schauglas abgelesen. Zwischen Messstoff und Gasphase bzw. an der Grenze zweier Stoffe unterschiedlicher Dichte (Trennschicht) bildet sich eine sichtbare Linie aus. Mithilfe einer zur Grenzflche lotrecht bzw. parallel zur Messeinrichtung angeordneten Skala oder

28、mit einer Videokamera kann der Fll-stand gemessen bzw. erfasst werden. Die Grenzlinie wird als Hell-Dunkel-bergang durch Brechung des Lichts (Reflexglas, Refrak-tionsprinzip) oder als Meniskuslinie (Transparent-glas) sichtbar gemacht. 5 Fixed measuring device (sight glass) 5.1 Measurement principle

29、The level is read directly through a sight glass. A visible line is formed between the measured me-dium and the gas phase, or at the boundary be-tween two media with different densities (inter-face). The level can be measured and/or recorded with the help of a scale arranged vertically to the bounda

30、ry or parallel to the measuring device, or with a video camera. The boundary line is rendered visible as a light-dark transition through the refraction of light (re-flex glass, refraction principle) or as a meniscus (transparent glass). B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD

31、15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 4 VDI/VDE 3519 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 5.2 Einsatzbereich Schauglser sind als direkte und hilfsenergieunab-hngige Messverfahren auch zur Fllstandanzeige in sic

32、herheitstechnisch relevanten Anwendungen geeignet (z. B. Erstanzeige an Dampfkesseln). Fer-ner knnen mit diesem Verfahren andere Fll-standmessgerte kontrolliert werden. Neben der Fllstandmessung ist auch eine optische Beurteilung von Messstoffeigenschaften und Pha-senzustnden mglich. Ablagerungen in

33、 oder an der Messeinrichtung (z. B. durch Kristallisation oder Sublimation) oder auch Gefahren bei Glasbruch oder Leckage knnen die Anwendung dieses Verfahrens einschrnken oder ausschlieen. Das Verfahren ist auch zur Trennschichtmessung geeignet. 5.3 Messverfahren und Messeinrichtung 5.3.1 Messeinri

34、chtung in der Behlterwand Bei einem kleinen Messbereich kann ein durch-sichtiger oder durchscheinender Teil der Behlter-wand als Messeinrichtung dienen. Durch Anord-nung mehrerer Messeinrichtungen bereinander fr ununterbrochene Anzeige auch zustzlich mit versetzten oder berbrckenden Messeinrichtun-g

35、en kombiniert lassen sich grere Messbereiche erfassen. Dieses Messverfahren lsst die praktisch fehlerfreie Messung des Fllstands zu, wenn die Skala auf der Innenseite des Messglases angebracht ist. Die Anwendung ist bei druck- und temperatur-belasteten Behltern durch die Schwchung der Behlterwand be

36、grenzt, siehe Bild 1a. Fr Grenzstnde bzw. kleine Messbereiche werden auch kegelige Schauglser verwendet, die einen Hell-Dunkel- oder Farbbergang bei Benetzung zeigen. 5.3.2 Messeinrichtung in einem Parallelgef Wenn die Bauart des Behlters den Einbau eines Schauglases in die Behlterwand nicht zulsst,

37、 wird ein Parallelgef verwendet (Bild 1b), das nach dem Prinzip der kommunizierenden Rhren funktioniert auch Bypass genannt. Bei drucklosen bzw. offenen Behltern gengt ein Anschluss unterhalb des Messanfangs. Bei druckbe-lasteten Behltern mssen mindestens zwei An-schlsse am Behlter vorhanden sein. I

38、n jeder Pha-se muss sich eine Verbindung zwischen Behlter und Parallelgef befinden. Die Verbindung der Flssigkeitssulen darf nicht unterbrochen sein (z. B. durch Gasblasen). Je nach den Betriebsbedingungen ist das Parallelge-f ein Glasrohr oder eine Armatur mit eingesetz-5.2 Application As a measure

39、ment method which is independent of the power supply, sight glasses are also suitable for indicating levels in systems where safety is critical (e.g. primary indication on boilers). Other level measuring devices can also be checked using this method. In addition to measuring the level, it is also po

40、ssi-ble to visually assess the properties and phase states of the measured medium. The application of this method can be restricted or prohibited due to deposits in or at the measuring device (e.g. due to crystallisation or sublimation) or also due to the danger of fracture or leakage. This method i

41、s also suitable for interface meas-urement. 5.3 Measurement method and measuring device 5.3.1 Measuring device in the tank wall For a small measurement range, a transparent or translucent part of the tank wall can serve as the measuring device. Large measurement ranges can be covered by arranging se

42、veral measuring devices one above the other; for uninterrupted indication, also combined with offset or bridging devices. This method allows the level to be measured almost error-free if the scale is placed on the inside of the measuring glass. Its use is limited on tanks subject to pressure and tem

43、perature stresses, due to the weakening of the tanks wall; see Figure 1a. Tapered sight glasses, which change from light to dark or undergo a colour change when wetted, are also used for limit levels or small measurement ranges. 5.3.2 Measuring device in a parallel vessel If the construction of the

44、tank is such that it is not possible to fit a sight glass into its wall, a parallel vessel is used (Figure 1b) which functions ac-cording the principle of communicating tubes, also referred to as a bypass. A connection below the lower range limit is suffi-cient in the case of unpressurised or open t

45、anks. Pressurised tanks require at least two connectors on the tank. A connection is required in each phase between the tank and the parallel vessel. The con-nection between the liquid columns must not be broken (e.g. by gas bubbles). Depending on the operating conditions, the parallel vessel is a g

46、lass tube or a fitting containing a view-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3519 Blatt 2 / Part 2 5 tem Sichtfenster aus

47、Glas, Glimmer oder einer Kombination verschiedener durchsichtiger Materia-lien (siehe auch DIN 7080 und DIN 7081 bezglich der Bestndigkeit und der Einsatzbereiche). Zu-satzeinrichtungen wie Absperreinrichtung mit Ku-gelselbstschluss, Doppelabsperrung, Beleuchtung, Entleerungs- oder Entlftungsanschlu

48、ss oder ge-eignete Schutzeinrichtungen richten sich nach den jeweiligen Erfordernissen. In besonderen Fllen werden Refraktionsprinzipien zur Verbesserung der Sichtbarkeit des Fllstands verwendet. Bei diesen erfhrt ein gerichteter Strah-lengang unterschiedliche Ablenkung in Flssigkeit und Gas, sodass

49、 die Flssigkeitssule und Gas-raumsule in unterschiedlicher Farbe (Rot-Grn oder Hell-Dunkel) angezeigt werden. ing window made of glass, mica or a combination of various transparent materials (see also DIN 7080 and DIN 7081 regarding resistance and range of application). Additional devices such as a shutoff device with an automatic safety ball check, double-shutoff, lighting, draining or venting connection, suitable protec