VDI VDE 3519 Blatt 5-2012 Level measurement - Ground pressure 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 Bodendruckverfahren Level measurement Ground pressure methods VDI/VDE 3519 Blatt 5 / Part 5 Ausg. deutsch/englisch Issue Ger

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

3、d Strukturanalyse 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 Be

4、rlinAlle Rechte 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 St

5、atisches Bodendruckverfahren 3 5.1 Messprinzip 3 5.2 Einsatzbereich 4 5.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 4 5.4 Messanordnungen 5 5.5 Messunsicherheiten 10 6 Perlverfahren . 12 6.1 Messprinzip 12 6.2 Einsatzbereich 13 6.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 13 6.4 Messanordnungen 14 6.5 Messunsi

6、cherheiten 17 Schrifttum 19 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Terms and definitions 3 4 Symbols . 3 5 Static ground pressure method. 3 5.1 Measurement principle 3 5.2 Application 4 5.3 Measurement methods and devices . 4 5.4 Measuring arrangements 5 5.5 Mea

7、surement uncertainties 10 6 Bubble method 12 6.1 Measurement principle 12 6.2 Application 13 6.3 Measurement method and measuring devices . 13 6.4 Measuring arrangements 14 6.5 Measurement uncertainties 17 Bibliography 19 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19

8、CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI/VDE 3519 Blatt 5 / Part 5 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 Re

9、chte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der 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),

10、die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung 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 100

11、0. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro 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-di

12、tions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Diese Richtlinie wurde erarbeitet vom Fachaus-schuss Fllstandmesstechnik“ der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik. Die Richtlini

13、enreihe VDI/VDE 3519 beschreibt die Fllstandmessung von Flssigkeiten und Feststof-fen (Schttgtern). 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 Grundla

14、gen Blatt 2 Sichtverfahren Blatt 3 Schwimmerverfahren Blatt 4 Verdrngerverfahren Blatt 5 Bodendruckverfahren 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 Ra

15、diometrische Verfahren Blatt 12 Schall- und Ultraschallverfahren Blatt 13 Mikrowellenverfahren 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-urem

16、ent” committee of the VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control. The series of 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. T

17、he series of guidelines consists of the following parts: Part 1 Fundamentals Part 2 Visual 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

18、9 Capacitive and admittance methods Part 10 Heat dissipation method Part 11 Radiometric methods 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

19、 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie beschreibt die Fll-standmessung mit Bodendruckverfahren. Sie gilt nur zusammen mit dem Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI/VDE 3519. 1 Scope This guideline describes level measurement using ground pressure methods. It should be read in con-junction with Par

20、t 1 of the series of guidelines VDI/VDE 3519. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3519 Blatt 5 / Part 5 3 2 Normative Verw

21、eise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI/VDE 3519 Blatt 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

22、measurement; Fundamentals 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI/VDE 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 a

23、ufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung Einheit g rtliche Fallbeschleunigung (mittlerer Wert der Fallbe-schleunigung gn= 9,80665 m/s2) m/s2hiTeilfllstand i m hsHhendifferenz zwischen zwei Perlrohren bzw. zwischen Perl-gasaustritt und Minusstutzen m hxFllstand ab Anfangswert m h

24、0Einbauhhe des Messfhlers m p Druck Pa (oder bar = 105Pa) pDDampfdruck der eingeschlos-senen Flssigkeit Pa pidurch Fllstand i erzeugter hydrostatischer Teildruck Pa p0Atmosphrendruck oder Pro-zessdruck Pa p zu messende Druckdifferenz Pa GDichte der Gassule in den Messleitungen kg/m31Dichte des Messs

25、toffs kg/m31 Dichte des Messstoffs in der Messleitung kg/m32Dichte des berlagerten Stoffs kg/m32 Dichte des berlagerten Stoffs in der Messleitung kg/m33Dichte der Druckbertragungs-flssigkeit kg/m34Dichte des Perlgases kg/m34 Symbols The following symbols are used throughout this guideline: Symbol Te

26、rm Unit g local gravitational acceleration (mean gravitational accelera-tion gn= 9,80665 m/s2) m/s2hipartial level i m hsheight difference between two bubble tubes or between bubble gas outlet and negative connec-tor m hxlevel from lower range limit m h0installed height of the sensor m p pressure Pa

27、 (or bar = 105Pa) pDvapour pressure of the enclosed liquid Pa pihydrostatic partial pressure due to the level i Pa p0atmospheric pressure or process pressure Pa p pressure difference to be meas-ured Pa Gdensity of the gas column in the measuring pipes kg/m31density of the measured medium kg/m31 dens

28、ity of the measured medium in the measuring pipe kg/m32density of the overlying medium kg/m32 density of the overlying medium in the measuring pipe kg/m33density of the pressure transmitter liquid kg/m34density of the bubble gas kg/m35 Statisches Bodendruckverfahren 5.1 Messprinzip Der Bodendruck in

29、 einem Behlter ist die Summe der hydrostatischen Drcke der im Behlter befind-lichen Messstoffe und des ber den Stoffen herr-5 Static ground pressure method 5.1 Measurement principle The ground pressure in a tank is the sum of the hydrostatic pressures of the media in the tank and the gas or vapour p

30、ressure above the media, i.e. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 4 VDI/VDE 3519 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 schenden Gas- oder Dampfdru

31、cks, das heit Atmo-sphrendruck bei offenen oder Prozessdruck bei geschlossenen Behltern: 01niip pp= +(1) Fr den hydrostatischen Teildruck eines jeden Stoffs gilt: gi iiph= (2) Der hydrostatische Druck in einer Flssigkeit ist ein Ma fr den Fllstand. Der Anfangswert ist durch die Einbauhhe h0des Messf

32、hlers oder durch den unteren Anschluss-stutzen am Behlter gegeben. Bei offenen Behltern wird der hydrostatische Druck als Druck gegen den Atmosphrendruck gemessen, wobei der atmosphrische Druck an der Oberflche oder der Druck von Gasschichten nicht bercksichtigt wird. Bei geschlossenen Behltern ist

33、eine Differenzdruckmessung notwendig (Bild 5). Zur Errechnung des Fllstands aus dem hydrostati-schen Druck muss die Dichte des Messstoffs be-kannt sein. Ist der Messfhler unterhalb oder oberhalb des unteren Druckentnahmestutzens angeordnet, dann ist der hydrostatische Druck in der Messleitung zu ber

34、cksichtigen. Die Messumformer haben hierfr eine Einrichtung zur Verschiebung des Anfangswerts. 5.2 Einsatzbereich Bei Auswahl geeigneter Messfhler bezglich Temperatur- und Druckbelastbarkeit ist das statische Druckverfahren fr nahezu alle Flssigkeiten, bei allen Betriebszustnden und beliebigen Messb

35、erei-chen anwendbar. Hohe Viskositten schrnken die Anwendbarkeit ein. Bei der Verwendung von Druckmittlern ist der Einsatz durch die Volumenn-derung oder auch Viskosittsnderung der Druck-mittlerfllflssigkeit unter Temperatur begrenzt. 5.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 5.3.1 Messverfahren fr of

36、fene Behlter Bei sauberen Flssigkeiten geringer Viskositt werden Druckmessumformer verwendet, an die keine zustzlichen Anforderungen gestellt werden. Anderenfalls sind Anordnungen, wie in Bild 4 dargestellt, zu verwenden. Zur Verminderung von Messunsicherheiten empfiehlt sich jedoch beson-ders bei k

37、leinen Messbereichen der Einsatz von Differenzdruckmessumformern in Flanschausfh-rung, bei denen die Minusseite zur Atmosphre offen bleibt. U-Rohre mit entsprechenden Sperr-flssigkeiten sowie Druckmessgerte knnen eben-falls als Messfhler und als Anzeiger fr den Fll-atmospheric pressure in open tanks

38、 or process pressure in closed tanks: 01niip pp= +(1) For the hydrostatic partial pressure of any medium: gi iiph= (2) The hydrostatic pressure in a liquid is a measure of the level. The lower range limit is determined by the in-stalled height h0of the sensor or by the lower con-nection on the tank.

39、 In open tanks, the hydrostatic pressure is measured relative to atmospheric pressure, with the atmos-pheric pressure at the surface or the pressure of gas layers not taken into account. Differential pressure measurement is necessary in the case of closed tanks (Figure 5). Calculating the level from

40、 the hydrostatic pressure requires the density of the medium to be known.If the sensor is located below or above the pressure tapping connector, the hydrostatic pressure in the measuring pipe needs to be allowed for. In this event, the transducers have a device for shifting the lower range limit. 5.

41、2 Application If suitable sensors are chosen in terms of tempera-ture and pressure resistance, the static pressure method can be used for almost all liquids under all operating conditions and for all measurement ranges. High viscosities limit the applicability. Where pressure transmitters are used,

42、this is lim-ited by the volume and/or viscosity changes of the diaphragm fluid due to the temperature. 5.3 Measurement methods and devices 5.3.1 Measurement method for open tanks Where clean low-viscosity liquids are involved, pressure transducers are used with no additional requirements being speci

43、fied. Otherwise, arrange-ments as shown in Figure 4 should be used. In order to minimise measurement uncertainties, however, especially in the case of small measure-ment ranges, it is recommended that flange-type differential pressure transducers be used in which the negative end remains open to the

44、 atmosphere. U-tubes with appropriate sealing liquids and pres-sure measuring instrumentation can also be used as sensor and as level indicators. Only where the liq-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-

45、11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3519 Blatt 5 / Part 5 5 stand verwendet werden. Nur wenn die Dichte der Flssigkeit bekannt ist, kann die Anzeige in Ln-geneinheiten des Fllstands erfolgen. 5.3.2 Messverfahren fr geschlossene Behlter Bei geschlossenen Beh

46、ltern sind zwei Druckent-nahmestellen erforderlich. Als Messfhler werden im Allgemeinen zwei Druckmittler mit Differenz-druckmessumformer oder ein Differenzdruckmess-umformer eingesetzt. Bei sauberen Flssigkeiten von geringer Viskositt werden an die Drucksensoren auer Korrosionsbe-stndigkeit keine b

47、esonderen Anforderungen ge-stellt. Bei verschmutzten, zhen und inhomogenen Flssigkeiten gelten fr den Sensor im unteren Behlterstutzen die gleichen Einschrnkungen wie bei den Sensoren in offenen Behltern. 5.3.3 Messumformer Fr Messumformer, die zur Messung von Flssig-keiten geringer Viskositt in Hhe

48、 des unteren Behlterstutzens montiert werden, gelten die Aus-fhrungen in Abschnitt 6.3.1. Bei hochviskosen Flssigkeiten empfiehlt sich der Einsatz von Differenzdruckmessumformern in An-flanschausfhrung oder Differenzdruckmessum-formern mit Druckmittlern. Die Druckmittlerflssigkeit muss zum Einsatz f

49、r den jeweiligen Messstoff zulssig sein (Kontami-nation). Fr Messanordnungen mit flssigkeitsge-fllten Messleitungen bentigen die Messumfor-mer eine besondere Einrichtung zur Einstellung des Anfangswerts. uids density is known can the level be indicated in units of length. 5.3.2 Measurement method for closed tanks Closed tanks require two pressure tapping points. Two pressure transmitters with differential pre