VDI VDE 3519 Blatt 7-2012 Level measurement - Measuring by retarding und restricting of movements.pdf

1、ICS 17.060, 23.020.10, 55.220 VDI/VDE-RICHTLINIEN Dezember 2012 December 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Fllstandmesstechnik Messen durch Bremsen und Hemmen von Bewegungen Level measurement Measuring by retarding und restricting of movements

2、 VDI/VDE 3519 Blatt 7 / Part 7 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die 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

3、Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Prozessmesstechnik und Strukturanalyse VDI/VDE-Handbuch Prozessmesstechnik und Strukturanalyse VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 4: Schttgut-Frdertechnik Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot pe

4、rmittedFrhere Ausgaben:05.11.Entwurf,deutsch;VDI/VDE 3519Blatt1:2002-10Zu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Formereditions:05/11 Draft,in German only;VDI/VDE3519Part1:2002-10Inhalt Seite C

5、ontents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen . 3 5 Messen mittels Dmpfung mechanischer Schwingungen 3 5.1 Messprinzip 3 5.2 Einsatzbereich 3 5.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 4 5.4 Messanordnungen 5 5.5 Messunsicherhei

6、ten 7 6 Messen durch Bremsen von Drehbewegungen 7 6.1 Messprinzip 7 6.2 Einsatzbereich 7 6.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 7 6.4 Messanordnungen 8 6.5 Messunsicherheiten 10 7 Lotsysteme fr Schttgter . 10 7.1 Messprinzip 10 7.2 Einsatzbereich 10 7.3 Messverfahren und Messeinrichtungen 11 7.4 Me

7、ssanordnungen 11 7.5 Messunsicherheiten 12 Schrifttum 14 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Terms and definitions 3 4 Symbols . 3 5 Measurement through the attenuation of mechanical vibrations 3 5.1 Measurement principle 3 5.2 Application 3 5.3 Measurement m

8、ethod and measuring devices . 4 5.4 Measurement arrangements . 5 5.5 Measurement uncertainties 7 6 Measurement by retarding of rotary movements 7 6.1 Measurement principle 7 6.2 Application 7 6.3 Measurement methods and measuring devices . 7 6.4 Measurement arrangements . 8 6.5 Measurement uncertain

9、ties 10 7 Plumb systems for bulk solids 10 7.1 Measurement principle 10 7.2 Application 10 7.3 Measurement methods and measuring devices . 11 7.4 Measurement arrangements . 11 7.5 Measurement uncertainties 12 Bibliography 14 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686B

10、D19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI/VDE 3519 Blatt 7 / Part 7 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

11、 Rechte, 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

12、), 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

13、1000. 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

14、-ditions 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 Richtl

15、inienreihe 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 Grun

16、dlagen 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

17、 Radiometrische 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-u

18、rement” 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

19、. The 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 Pa

20、rt 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

21、. 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie beschreibt die Fll-standmessung durch Bremsen und Hemmen von Bewegungen. Sie gilt nur zusammen mit dem Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI/VDE 3519. 1 Scope This guideline describes level measurement by retarding and restricting of movements. It should b

22、e read in conjunction with Part 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

23、 7 / Part 7 3 2 Normative Verweise 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/

24、VDE 3519 Part 1:2012-12 Level 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 Richt

25、linie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung Einheit hbLeerhhe m hxFllstand m 4 Symbols The following symbols are used throughout this guideline: Symbol Term Unit hbempty height m hxlevel m 5 Messen mittels Dmpfung mechanischer Schwingungen 5.1 Messprin

26、zip Schwingungsfhige mechanische Systeme werden mit elektrischen Mitteln zu mechanischen Schwin-gungen angeregt. Der Schwinger wird gedmpft, wenn der Messstoff die schwingende Masse oder einen Teil davon umgibt. Die resultierende Ampli-tudennderung bei Einsatz in Schttgtern oder Frequenznderung bei

27、Einsatz in Flssigkeiten wird erfasst. Ebenfalls ist es mglich, von auen durch die Behlterwand einen mechanischen Impuls zu leiten, der durch die Wechselwirkung mit dem Messstoff an der Behlterinnenwand verndert wird. 5.2 Einsatzbereich 5.2.1 Flssigkeiten Schwinggabeln und Membranen werden zur Grenzs

28、ignalgabe (Minimum/Maximum) bei Fls-sigkeiten eingesetzt. Aufgrund der typischerweise umfangreichen Funk-tionsberwachung des Schwinggabelsystems, An-triebs und der Elektronik, erstreckt sich der An-wendungsbereich auch auf sicherheitsgerichtete Messkreise. Fr Schwinggabeln gelten im Allge-meinen fol

29、gende Einsatzgrenzen: Prozesstemperaturen von 60 C bis zu 280 C Prozessdrcke von Vakuum bis zu 100 bar Messstoffdichte ab 0,4 g/cm3(Messstoffe und Schume mit geringerer Dichte werden nicht detektiert.) Messstoffviskositt von 0,1 mPas bis 10 000 mPas 5 Measurement through the attenuation of mechanica

30、l vibrations 5.1 Measurement principle Mechanical systems capable of vibration are ex-cited electrically to vibrate. The vibrator is damped if the measured medium surrounds the vibrating mass or a part of it. The resulting changes in am-plitude (in bulk solids) or frequency (in liquids) are detected

31、. It is also possible to conduct a mechani-cal pulse from outside through the tanks wall, which is modified through the interaction with the medium at the tanks inner wall. 5.2 Application 5.2.1 Liquids Vibrating forks and membranes are used to provide a limit signal (minimum/maximum) when measur-in

32、g liquids. Due to the typically comprehensive functional monitoring associated with vibrating fork systems, the drive and the electronics, the application extend also to safety-related measuring circuits. The fol-lowing limits apply in general to vibrating forks: process temperatures from 60 C to 28

33、0 C process pressures from vacuum to 100 bar medium density from 0,4 g/cm3(Media and foams with lower density are not detected.) medium viscosity from 0,1 mPas to 10 000 mPas B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - S

34、tand 2016-11 4 VDI/VDE 3519 Blatt 7 / Part 7 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Beim Impulssystem von auen gelten im Allge-meinen folgende Einsatzgrenzen: Behltermaterial aus Metall (auch emailliert), Glas oder Kunststoff Behlterwanddicke bis zu 12 mm Behlterroh

35、rdurchmesser ab ca. 200 mm keine stark dmpfenden Kunststoffe, doppel-wandige Behlter oder Behlter mit Kunststoff-beschichtung keine Ansatzbildungen des Messstoffs Prozesstemperatur von 20 C bis 130 C unabhngig vom Prozessdruck Messstoffdichte ab 0,5 g/cm3 Messstoffviskositt: niedrigviskose wssrige L

36、sungen, Suspensionen und Emulsionen bis zu 100 mPas 5.2.2 Schttgter Schwingstbe und Schwinggabeln werden zur Grenzsignalgabe (Minimum/Maximum) bei pul-verfrmigen und krnigen Schttgtern eingesetzt. Aufgrund der typischerweise umfangreichen Funk-tionsberwachung des Schwinggabelsystems, des Antriebs un

37、d der Elektronik, erstreckt sich der Anwendungsbereich auch auf sicherheitsgerichtete Messkreise. Fr Schwingstbe und Schwinggabeln gelten im Allgemeinen folgende Einsatzgrenzen: Prozesstemperaturen von 50 C bis zu 280 C Prozessdrcke von Vakuum bis zu 25 bar Messstoffdichte ab 5 kg/m3Schwingstbe und

38、Schwinggabeln knnen auch zur Grenzstanderfassung von sich absetzenden Fest-stoffen in Flssigkeiten eingesetzt werden. The following limits apply in general to external pulse systems: tanks made of metal (including enamelled), glass or plastic wall thickness up to 12 mm tank pipe diameter from ca. 20

39、0 mm no strongly attenuating plastics, double-wall tanks or tanks with plastic coating no deposit-forming media process temperature from 20 C to 130 C independent of process pressure mediums density from 0,5 g/cm3 mediums viscosity: low-viscosity aqueous solutions, suspensions and emulsions up to 10

40、0 mPas 5.2.2 Bulk solids Vibrating rods and vibrating forks are used to pro-vide a limit signal (minimum/maximum) when measuring powdery and granular bulk solids. Due to the typically comprehensive functional monitor-ing associated with vibrating fork systems, the drive and the electronics, the appl

41、ication extend also to safety-related measuring circuits. The following limits apply in general to vibrating rods and vibrating forks: process temperatures from 50 C to 280 C process pressures from vacuum to 25 bar medium density from 5 kg/m3Vibrating rods and vibrating forks can also be used for li

42、mit level detection of deposit-forming solids in liquids. 5.3 Messverfahren und MesseinrichtungenBei Messeinrichtungen mit schwingenden Stben, Gabeln oder Membranen erfolgen die Erregung und die Aufnahme der Schwingungen in der glei-chen Baugruppe. Zur Erregung der schwingungs-fhigen Stbe, Gabeln un

43、d Membranen dienen piezoelektrische Wandler oder induktive Erreger-spulen. Die Signalgewinnung erfolgt in einem gleichartigen elektromechanischen Wandler mit nachfolgenden Verstrkern, die bei den unter-schiedlichen Systemen Amplituden-, Phasen- oder Frequenznderungen auswerten. Bei Impulsgebern von

44、auen wird der mechanische Impuls durch die Behlterwand geleitet und bei leerem Behlter von der Innenwand reflektiert. Bei Vorhandensein eines Messstoffs erfolgt eine 5.3 Measurement method and measuring devices In measuring devices with vibrating rods, forks or membranes, the excitation and receptio

45、n of the vibrations take place in the same module. Rods, forks and membranes are excited by means of pie-zoelectric transducers or inductive coils. Signal acquisition occurs in a similar electromechanical transducer followed by an amplifier; the module analyses the change in amplitude, phase or fre-

46、quency, depending on the system. In the case of external pulse generators, the me-chanical pulse is conducted through the tanks wall; if the tank is empty, it is reflected off the inner wall. If a medium is present, it causes at-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0

47、686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI/VDE 3519 Blatt 7 / Part 7 5 Dmpfung (Energieentzug), die im Impulsempfn-ger zur Grenzsignalgabe ausgewertet wird. 5.4 Messanordnungen Die Messeinrichtung besteht

48、 aus einem schwin-gungsfhigen mechanischen System, das mit einem elektromechanischen Umformer gekoppelt ist. Erregung und Aufnahme der Schwingungen erfol-gen elektromagnetisch oder piezoelektrisch. Der Schwinger wird, nach dem Prinzip der Massean-kopplung, gedmpft oder in seiner Schwingfre-quenz ver

49、ndert, wenn der Messstoff die schwin-gende Masse oder einen Teil davon umgibt. 5.4.1 Messfhler Als Schwinger kommen Stbe, Schwinggabeln und Membranen in Betracht. Die wesentlichen Ausfh-rungsformen sind in Bild 1 dargestellt. 5.4.2 Einbau (Bild 2 und Bild 3) Das Schwingungssystem ist so einzubauen, dass es weder in einem Totraum liegt, noch durch den Messstoffstrom in seiner W