DE102006023752A1

DE102006023752A1 - Anordnung und Verfahren zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter

Info

Publication number: DE102006023752A1
Application number: DE102006023752A
Authority: DE
Inventors: Frank Van Bekkum
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Es ist eine Anordnung und ein Verfahren zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter beschrieben, bei der bzw. bei dem ein Füllstandsmessgerät (3) und mindestens ein erstes und ein zweites unten im Behälter (1) angeordnetes Druckmessgerät (5, 9) vorgesehen sind, wobei das erste Druckmessgerät (5) einen Messbereich aufweist, der für die Messung niedriger Drücke ausgelegt ist, und das zweite Druckmessgerät (9) einen Messbereich aufweist, der für die Messung hoher Drücke ausgelegt ist, und bei der bzw. bei dem eine Vorrichtung (11) zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Füllguts vorgesehen ist, die anhand des gemessenen Füllstandes (L) diejenigen Druckmessgeräte (5, 9) auswählt, die für die Messung des mit dem gemessenen Füllstand (L) einhergehenden hydrostatischen Drucks ausgelegt sind, und die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und der mit den ausgewählten Druckmessgeräten (5, 9) gemessenen hydrostatischen Drücke (p<SUB>hyd1</SUB>, p<SUB>hyd2</SUB>) bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter.
In der industriellen Messtechnik ist es in einer Vielzahl von Anwendungen erforderlich physikalische Eigenschaften eines Füllguts in einem Behälter zu bestimmen. Typischerweise ist dies bei der Lagerbestandskontrolle und im eichpflichtigen Verkehr der Fall. Zu den physikalischen Eigenschaften zählen dabei insb. der Füllstand, die Dichte und die Masse des im Behälter enthaltenen Füllguts. Die Bestimmung der Dichte ist insbesondere in der Öl- und Gasindustrie von besonderer Wichtigkeit, da sie beispielsweise zur Bestimmung des im Behälter enthaltenen Volumens eingesetzt wird. Dabei wird das tatsächlich im Behälter enthaltene Volumen des Füllguts anhand der Dichte und der Temperatur bestimmt, wobei die thermische Ausdehnung des Füllguts in Abhängigkeit von der Temperatur berücksichtigt wird.
Um diese physikalischen Eigenschaften zu messen werden heute regelmäßig so genannte Hybrid-Lösungen eingesetzt, bei denen ein Füllstandsmessgerät mit einem oder mehreren Druckmessgeräten kombiniert wird.
Eine solche Lösung stellt die in der englisch sprachigen Fachwelt als ,Hydrostatik Tank Measurement System' (HTMS) bekannte Anordnung dar, wie sie beispielsweise in den Standards des American Petroleum Institutes (API), der Internationalen Vereinigung der Standardisierungsgremien (International Organisation for Standardisation; ISO) oder der Internationalen Organisation für gesetzliches Messwesen (OIML) beschrieben sind. In dieser Anordnung wird ein kontinuierlich den Füllstand messendes Füllstandsmessgerät mit einem oder mehreren Druckmessgeräten kombiniert. Ein Beispiel hierzu ist in 1 dargestellt. Dort ist ein Behälter 1 gezeigt, auf dem oben ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät 3 angeordnet ist, das dazu dient kontinuierlich den Füllstand L im Behälter 1 zu messen. Am unteren Ende des Behälters 1 ist ein Druckmessgerät 5 angeordnet, das dazu dient, den im Inneren des Behälters 1 auf der Einbauhöhe H des Druckmessgeräts 5 herrschenden hydrostatischen Druck p_hyd zu messen. Für den Fall, das im Innenraum des Behälters 1 oberhalb des Füllguts ein vom Umgebungsdruck verschiedener Druck herrscht, ist ein weiteres Druckmessgerät 7 vorzusehen, das dazu dient einen oberhalb des Füllgutes herrschenden Innendruck p_in im Behälter 1 zu messen. Mit dieser Anordnung werden unmittelbar der Füllstand L, der hydrostatischen Druck p_hyd und gegebenenfalls der Innendruck p_in gemessen. Aus diesen physikalischen Eigenschaften ergeben sich weitere physikalische Eigenschaften. Hierzu gehören insb. die Dichte ρ und die Masse M des Füllguts. Bei offenen Behältern ist die Dichte ρ proportional zum hydrostatischen Druck p_hyd und umgekehrt proportional zum Abstand D zwischen der Einbauhöhe H des Druckmessgeräts 5 und der Oberfläche des Füllguts. Dieser Abstand D entspricht der Differenz des gemessenen Füllstands L und der Einbauhöhe H.
Es gilt: ρ = phyd/[g·(L – H)]worin die Proportionalitätskonstante g gleich der Gravitationskonstanten ist. Steht der Innenraum des Behälters 1 unter Druck, so tritt an die Stelle des hydrostatischen Drucks p_hyd die Differenz zwischen dem gemessenen hydrostatischen Druck p_hyd und dem Innendruck p_in im Behälter 1. In dem Fall gilt für die Dichte ρ: ρ = [phyd = pin]/[g·(L – H)]
Aus der Dichte ρ und dem Füllstandes L ergibt sich die Masse M des im Behälter 1 enthaltenen Füllguts gemäß: M = ρ·Vwobei V das Volumen des im Behälter 1 befindlichen Füllguts ist. Bei einem zylindrischen Behälter 1 ist das Volumen V gleich dem Produkt aus der Querschnittfläche A des Behälters 1 und dem Füllstand L. Hier gilt: M = ρ·A·L
Bei anderen Behälterformen lässt sich das Volumen V natürlich ebenfalls anhand der Kenntnis der Geometrie des Behälters und des Füllstandes L bestimmen. In diesem Fall ist die Querschnittsfläche A abhängig von der Höhe und kann als Funktion des Füllstandes L aufgefasst werden.
Ein großer Vorteil, dieser Anordnung und des damit durchführbaren Verfahrens zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften besteht darin, dass die Bestimmung der Dichte ρ und der Masse M unabhängig von der Temperatur ist.
Allerdings hängt die Genauigkeit, mit der die physikalischen Eigenschaften bestimmt werden, davon ab, wie genau die einzelnen zur Bestimmung erforderlichen physikalischen Größen bestimmt werden können. Bei der Bestimmung der Dichte ρ und der Masse M geht beispielsweise die Messgenauigkeit des Füllstandsmessgeräts 3, die Genauigkeit mit der die Einbauhöhe H des Druckmessgeräts 5 bestimmt wird, und die Messgenauigkeit der beiden Druckmessgeräte 5 und 7 ein. Hier stellt sich insb. in Verbindung mit dem Druckmessgerät 5 das Problem, dass das Druckmessgerät 5 je nach Höhe des Behälters 1 einen unter Umständen sehr großen Messbereich abdecken muss. Gerade bei sehr hohen Behältern 1 treten bei entsprechend hohen Füllständen L große hydrostatische Drücke auf. Das Druckmessgerät muss im gesamten Messbereich hohen Genauigkeitsanforderungen genügen, um eine hochgenaue Bestimmung der gewünschten physikalischen Eigenschaften zu ermöglichen. Dabei ist die hier relevante relative Messungenauigkeit R(Δp_hyd) = +/–Δ/p_hyd, die das Verhältnis des absoluten Messfehlers Δ bezogen auf den aktuellen Messwert p_hyd wiedergibt, bei niedrigen Füllständen L besonders groß, da ein niedriger Füllstand L mit einem niedrigen hydrostatischen Druck p_hyd einhergeht.
Gerade bei der Lagerbestandskontrolle und im eichpflichtigen Verkehr sind die Genauigkeitsanforderungen besonders hoch. Für viele Industriezweige sind sie sogar in entsprechenden Standards, z.B. in der Industrienorm ISO 15169 oder in der amerikanischen Norm API MPMS 3.6, vorgeschrieben. Häufig ist eine Obergrenze für die relative Messungenauigkeit R(Δp_hyd) des Druckmessgeräts 5 von beispielsweise 0,5% vorgeschrieben. Dieser Grenzwert von 0,5% ist in vielen Ländern, z.B. in den Niederlanden und Deutschland, als maximal zulässige Fehlerobergrenze für den eichfähigen Verkehr vorgeschrieben. Gerade bei niedrigen Füllständen L ist diese Genauigkeitsanforderung mit einem Druckmessgerät, dass den gesamten Messbereich abdecken muss nur schwer zu erfüllen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter anzugeben, mit dem bzw. mit der physikalische Eigenschaften des Füllguts hochgenau bestimmbar sind.
Gemäß einer ersten Variante besteht die Erfindung in einer Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter mit

– einem Füllstandsmessgerät, das dazu dient, einen Füllstand des Füllguts im Behälter zu messen,
– einem ersten unten im Behälter angeordneten Druckmessgerät,
– das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt,
– einem zweiten unten im Behälter angeordneten Druckmessgerät,
– das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt, und
– einer Vorrichtung zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Füllguts,
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand unterhalb des Grenzwerts liegt,
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem zweiten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand oberhalb des Grenzwerts liegt, und
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand gleich dem Grenzwert ist.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Grenzwert

– größer oder gleich demjenigen Füllstand, bei dem auf das zweite Druckmessgerät ein hydrostatischer Druck einwirkt, bei dem die relative Messungenauigkeit des zweiten Druckmessgeräts einen gewünschten oder vorgeschriebenen Genauigkeitsgrenzwert unterschreitet, und
– kleiner oder gleich demjenigen Füllstand, bei dem der auf das erste Druckmessgerät einwirkende hydrostatische Druck eine Obergrenze des Messbereichs des ersten Druckmessgeräts erreicht.

Gemäß einer zweiten Variante besteht die Erfindung in einer Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter mit

– einem Füllstandsmessgerät, das dazu dient, einen Füllstand des Füllguts im Behälter zu messen,
– einem ersten unten im Behälter angeordneten Druckmessgerät,
– das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand unterhalb eines vorgegebenen oberen Grenzwerts liegt,
– einem zweiten unten im Behälter angeordneten Druckmessgerät,
– das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand oberhalb des vorgegebenen oberen Grenzwertes liegt, und
– einer Vorrichtung zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Füllguts,
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand unterhalb eines unteren Grenzwerts liegt, der kleiner als der obere Grenzwert ist,
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem zweiten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand oberhalb des oberen Grenzwerts liegt, und
– die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt, wenn der gemessene Füllstand zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert ist.

Gemäß einer Weiterbildung der zweiten Variante ist der obere Grenzwert

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wirkt im Inneren des Behälters oberhalb des Füllguts ein vom Umgebungsdruck verschiedener Innendruck, und es ist ein weiteres Druckmessgerät vorgesehen, das dazu dient diesen Innendruck zu messen. Die Vorrichtung zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften bildet eine zwischen den ausgewählten hydrostatischen Drücken und dem Innendruck bestehende Druckdifferenz und zieht diese zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften heran.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Druckmessgerät auf ein und derselben Höhe unten im Behälter angeordnet.
Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur hochgenauen Messung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter mit einer Anordnung gemäß der ersten Variante, bei dem

– der Füllstand gemessen wird, und
– anhand des gemessenen Füllstandes feststell wird, ob der gemessene Füllstand unterhalb des Grenzwert liegt, gleich dem Grenzwert ist, oder ob er den Grenzwert überschreitet, und
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand unterhalb des Grenzwerts liegt,
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem zweiten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand oberhalb des Grenzwerts liegt, oder
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand gleich dem Grenzwert ist.

Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur hochgenauen Messung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter mit einer Anordnung gemäß der zweiten Variante, bei dem

– der Füllstand gemessen wird, und
– anhand des gemessenen Füllstandes feststellt wird, ob der gemessene Füllstand unterhalb des unteren Grenzwert liegt, ob er zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert ist, oder ob er den oberen Grenzwert überschreitet, und
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand unterhalb des unteren Grenzwerts liegt,
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem zweiten Druckmessgerät gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand oberhalb des oberen Grenzwerts liegt, oder
– die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes und des mit dem ersten Druckmessgerät und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert ist.

Gemäß einer Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens wird immer dann, wenn der gemessene Füllstand zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert ist, anhand der beiden gemessenen hydrostatischen Drücke ein Hilfsdruck abgeleitet, der einer gewichteten Überlagerung der einzelnen hydrostatischen Drücke entspricht, wobei die Gewichtungsfaktoren vom Füllstand anhängig sind, und die physikalischer Eigenschaften werden anhand des Füllstandes und des Hilfsdrucks bestimmt.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine herkömmliche Anordnung zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines Füllguts in einem Behälter;
2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines Füllguts in einem Behälter; und
3 zeigt die relative Messungenauigkeit des ersten und des zweiten Druckmessgeräts von 2 in Abhängigkeit vom Füllstand.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter 1. Diese umfasst ein Füllstandsmessgerät 3, das dazu dient, den Füllstand L des Füllguts im Behälter 1 zu messen. Hierzu eignet sich z.B. mit Mikrowellen arbeitende Füllstandsmessgeräte. Diese Geräte werden in zwei Klassen unterschieden; eine erste Klasse, bei der die Mikrowellen mittels einer Antenne in Richtung des Füllguts gesendet, an der Füllgutoberfläche reflektiert und anschließend nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden und eine zweite Klasse, bei der die Mikrowellen entlang eines Wellenleiters in Richtung des Füllguts geführt werden, an der Füllgutoberfläche aufgrund des dort bestehenden Impedanzsprunges reflektiert werden und die reflektierten Wellen entlang des Wellenleiters wieder aus dem Behälter heraus geführt werden. Alternativ können aber auch andere handelsübliche Füllstandsmessgeräte eingesetzt werden, die eine genaue, kontinuierliche Messung des Füllstands durchführen können, wie z.B. kapazitive Füllstandsmessgeräte oder mit Ultraschall arbeitende Füllstandsmessgeräte.
Zusätzlich sind mindestens ein erstes und ein zweites Druckmessgerät 5, 9 vorgesehen, die jeweils dazu dienen einen unten im Behälter 1 herrschenden hydrostatischen Druck p_hyd zu messen. Nachfolgend ist der mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessene hydrostatische Druck mit p_hyd1 und der mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessene hydrostatische Druck mit p_hyd2 bezeichnet. Das erste und das zweite Druckmessgerät 5, 9 sind soweit unten im Behälter 1 angeordnet, dass sie im Normalbetrieb vom Füllgut bedeckt sind. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Druckmessgerät 5, 9 auf ein und derselben Höhe H unten im Behälter 1 angeordnet. In diesem Fall sind die beiden Druckmessgeräte 5, 9 dem gleichen hydrostatischen Druck p_hyd ausgesetzt.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung weist das erste Druckmessgerät 5 einen Messbereich auf, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke p_hyd genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand L unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts G liegt, und das zweite Druckmessgerät 9 weist einen Messbereich auf, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand L oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes G liegt.
Auf diese Weise steht das erste Druckmessgerät 5 zur genauen Messung niedriger hydrostatischer Drücke zur Verfügung. Da das erste Druckmessgerät 5 nicht den gesamten Bereich möglicher hydrostatischer Drücke abdecken muss, kann hier ein Druckmessgerät ausgewählt werden, was bei niedrigen hydrostatischen Drücken deutlich genauere Messergebnisse liefert, als dies ein Messgerät könnte, das den gesamten Bereich abdecken müsste. Für die Messung von hohen hydrostatischen Drücken steht das zweite Druckmessgerät 9 zur Verfügung.
Ein typisches Beispiel, in dem die Anordnung zur Anwendung kommen kann, ist ein Behälter 1 mit einem maximalen Füllstand L_Max in der Größenordnung von 10 Metern, der mit einem Füllgut, wie z.B. Öl, Benzin oder Diesel, befüllt ist. Für jedes Füllgut ergibt sich ein Spektrum für die Dichte, die dieses Füllgut unter den im Behälter 1 herrschenden Bedingungen einnehmen kann. Die unten im Behälter 1 auftretenden hydrostatischen Drücke p_hyd sind proportional zur Dichte ρ und zum Füllstand L, und können anhand des gewählten Behälters 1 und des gewählten Füllguts für die Auswahl der Druckmessgeräte 5, 9 abgeschätzt werden. In dem genannten Beispiel kann beispielsweise ein erstes Druckmessgerät 5 mit einer Messbereichsobergrenze von 30 kPa (0,3 bar) und ein zweites Druckmessgerät mit einer Messbereichsobergrenze von 300 kPa (3 bar) ausgewählt werden.
3 zeigt die relative Messungenauigkeit R1 des ersten und die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 5, 9 in Abhängigkeit vom Füllstand L, bei einer vorgegebenen Dichte ρ des Füllguts. Die relative Messungenauigkeit R1 des ersten Druckmessgeräts 5 ist in 3 durch Quadrate, die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 durch Dreiecke dargestellt. Die relative Messungenauigkeit R1 bzw. R2 steigt bei beiden Druckmessgeräten 5, 9 mit sinkendem Füllstand L deutlich an.
Die relative Messgenauigkeit R mit der Druckmessgeräte einen auf sie einwirkenden Druck messen, hängt vom dem Messbereich ab, für den das Messgerätausgelegt ist, und sie ist abhängig von der Größe des einwirkenden Drucks. Dies kann man sich anhand eines stark vereinfachten Modell veranschaulichen, indem man davon ausgeht, dass jede Messung mit einer absoluten messgerät-spezifischen Messungenauigkeit +/–Δ behaftet ist. Damit gilt für einen gemessenen Druck p_gem := p+/–Δ, wobei p der tatsächlich herrschende Druck ist. Damit ergibt sich eine von der Höhe des tatsächlich herrschenden Drucks p abhängige relative Messungenauigkeit R mit R = +/–Δ/p. Der unten im Behälter 1 wirkende hydrostatische Druck p_hyd ist direkt proportional zum Füllstand L. Entsprechend steigt die relative Messungenauigkeit R mit der die Messung des hydrostatischen Drucks p_hyd behaftet ist mit sinkendem Füllstand L an.
Der Messbereich des ersten Druckmessgeräts 5 weist eine Obergrenze P1_max auf, die unterhalb der Obergrenze des Messbereichs P2_max des zweiten Druckmessgeräts 9 liegt.
Der Grenzwert G ist in Abhängigkeit von den Eigenschaften der ausgewählten Druckmessgeräte 5, 9 innerhalb der nachfolgend beschriebenen Grenzen frei wählbar. Dabei ist der Grenzwert G kleiner oder gleich demjenigen Füllstand L1 zu wählen, bei dem der auf das erste Druckmessgerät einwirkende hydrostatische Druck p_hyd die Obergrenze P1_max des Messbereichs des ersten Druckmessgeräts 5 erreicht. Dieser Füllstand L1 kann beispielsweise anhand der größtmöglichen Dichte, die das Füllgut aufweisen kann, berechnet werden. Die größtmögliche Dichte ist dem Anwender in der Regel bekannt, da er weiß welche Produkte er bei welchen Temperaturen in dem Behälter lagert. Wenn sie nicht genau bekannt ist, kann sie anhand der zu erwartenden Temperaturen und der Kenntnis des Füllguts abgeschätzt werden. Außerdem ist der Grenzwert G größer oder gleich demjenigen Füllstand L2 anzusetzen, bei dem auf das zweite Druckmessgerät 9 ein hydrostatischer Druck p_hyd einwirkt, bei dem die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 einen gewünschten oder vorgeschriebenen Genauigkeitsgrenzwert, z.B. 0,5%, unterschreitet. In dem in 3 dargestellten Beispiel wurde der Grenzwert G genau auf denjenigen Füllstand L1 gelegt, bei dem die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 einen Genauigkeitsgrenzwert von 0,5% aufweist.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiter eine Vorrichtung 11, die anhand des gemessenen Füllstandes L mindestens einen der gemessenen hydrostatischen Drücke p_hyd1, p_hyd2 auswählt, und die anhand des gemessenen Füllstandes L und der ausgewählten gemessenen hydrostatischen Drücke p_hyd1, p_hyd2 die physikalischen Eigenschaften des Füllguts bestimmt.
Diese Vorrichtung 11 umfasst hierzu eine elektronische Einheit, z.B. einen Mikroprozessor, der die die Messergebnisse des Füllstandsmessgeräts 3 und des ersten und des zweiten Druckmessgeräts 5, 9 über entsprechende Eingänge zugeführt werden. Die Vorrichtung 11 kann als eine eigenständige Einheit ausgebildet sein, sie kann aber auch Bestandteil eines der Messgeräte, vorzugsweise des Füllstandsmessgeräts 3, sein. Die Übertragung der Messergebnisse kann leitungsgebunden, über Bus-Verbindungen oder drahtlos erfolgen.
Erfindungsgemäß bestimmt die Vorrichtung 11 die physikalischen Eigenschaften des Füllguts anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1, wenn der gemessene Füllstand L unterhalb des Grenzwerts G liegt.
Sie bestimmt die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd2, wenn der gemessene Füllstand L oberhalb des Grenzwerts G liegt, und sie bestimmt die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1, p_hyd2, wenn der gemessene Füllstand L gleich dem Grenzwert G ist.
Erfindungsgemäß wird bei der Bestimmung der physikalischen Eigenschaften derart verfahren, dass zunächst der Füllstand L gemessen wird. Anschließend werden in Abhängigkeit vom gemessenen Füllstand L der oder die hydrostatischen Drücke ausgewählt, die für die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften herangezogen werden. Dabei wird der mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessene hydrostatische Druck p_hyd1 ausgewählt, wenn der Füllstand L unterhalb des Grenzwerts G liegt, und es wird der mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessene hydrostatische Druck p_hyd2 ausgewählt, wenn der Füllstand L oberhalb des Grenzwerts G liegt.
Liegt der gemessene Füllstand L genau auf dem Grenzwert G, so wird vorzugsweise der mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessene hydrostatische Druck p_hyd1 zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften herangezogen, da dieser, wie aus 3 ersichtlich, hier die geringere Messungenauigkeit R1 aufweist. Alternativ kann aber auch anhand des ersten und des zweiten hydrostatischen Drucks p_hyd1, p_hyd2 ein Hilfsdruck p_H, z.B. ein Mittelwert der beiden, abgeleitet und zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften herangezogen werden. Anschließend werden die physikalischen Eigenschaften anhand des ausgewählten gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1 oder p_hyd2 bzw. anhand des Hilfsdrucks p_H und des Füllstands L bestimmt.
Hierzu gehören insb. die Dichte ρ und die Masse M des Füllguts. Bei offenen Behältern ist die Dichte ρ proportional zum hydrostatischen Druck p_hyd und umgekehrt proportional zum Abstand D zwischen der Einbauhöhe H des Druckmessgeräts 5 und der Oberfläche des Füllguts. Dieser Abstand D entspricht der Differenz des gemessenen Füllstands L und der Einbauhöhe H.
Es gilt: ρ = phyd/[g·(L – H)]worin die Proportionalitätskonstante g gleich der Gravitationskonstanten ist und p_hyd der abhängig vom gemessenen Füllstand L ausgewählte hydrostatische Druck p_hyd1, p_hyd2 oder der Hilfsdruck p_H ist.
Aus der Dichte ρ und dem Füllstandes L ergibt sich die Masse M des im Behälter 1 enthaltenen Füllguts gemäß: M = ρ·V wobei V das Volumen des im Behälter 1 befindlichen Füllguts ist. Bei einem zylindrischen Behälter 1 ist das Volumen V gleich dem Produkt aus der Querschnittfläche A des Behälters 1 und dem Füllstand L. Hier gilt: M = ρ·A·L
Bei anderen Behälterformen lässt sich das Volumen V natürlich ebenfalls anhand der Kenntnis der Geometrie des Behälters und des Füllstandes L bestimmen. In diesem Fall ist die Querschnittsfläche A abhängig von der Höhe und kann als Funktion des Füllstandes L aufgefasst werden.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird anstelle des durch den Grenzwert G genau vorgegebenen Übergangs ein Übergangsbereich festgelegt, der nach oben durch einen oberen Grenzwert G1 und nach unten durch einen unteren Grenzwert G2 begrenzt ist. Der untere Grenzwert G2 ist echt kleiner als der obere Grenzwert G1.
In Analogie zu der zuvor beschriebenen Variante weist das erste Druckmessgerät 5 in diesem Fall einen Messbereich auf, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand L unterhalb vorgegebenen oberen Grenzwerts G1 liegt, und das zweite Druckmessgerät 9, weist einen Messbereich auf, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand L oberhalb des vorgegebenen oberen Grenzwertes G1 liegt.
Auch hier werden der obere Grenzwert G1 und der untere Grenzwert G2 in Abhängigkeit von den Eigenschaften der ausgewählten Druckmessgeräte 5, 9 gewählt. Dabei gelten für den oberen Grenzwert G1 die Bedingungen, die zuvor für die Bestimmung des Grenzwerts G beschrieben wurden, analog, d.h. der obere Grenzwert G1 ist kleiner oder gleich demjenigen Füllstand L1 zu wählen, bei dem der auf das erste Druckmessgerät 5 einwirkende hydrostatische Druck p_hyd die Obergrenze P1_max des Messbereichs des ersten Druckmessgeräts 5 erreicht. Dieser Füllstand L1 kann beispielsweise anhand der größtmöglichen Dichte, die das Füllgut aufweisen kann, berechnet werden. Die größtmögliche Dichte ist dem Anwender in der Regel bekannt, da er weiß welche Produkte er bei welchen Temperaturen in dem Behälter lagert. Wenn sie nicht genau bekannt ist, kann sie anhand der zu erwartenden Temperaturen und der Kenntnis des Füllguts abgeschätzt werden. Außerdem ist der obere Grenzwert G1 größer oder gleich demjenigen Füllstand L2 anzusetzen, bei dem auf das zweite Druckmessgerät 9 ein hydrostatischer Druck p_hyd einwirkt, bei dem die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 einen gewünschten oder vorgeschriebenen Genauigkeitsgrenzwert, z.B. 0,5%, unterschreitet. In dem in 3 dargestellten Beispiel wurde der obere Grenzwert G1 genau auf denjenigen Füllstand L1 gelegt, bei dem die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 einen Genauigkeitsgrenzwert von 0,5% aufweist.
Vorzugsweise wird der obere Grenzwert G1 möglichst hoch angesetzt. Hierdurch wird eine höhere Messgenauigkeit erzielt. Die Bestimmung des unteren Grenzwertes G2 ist im Hinblick auf die Messgenauigkeit weniger kritisch. Er kann beispielsweise gemäß einer vorgegebenen auf den zuvor festgelegten oberen Grenzwert G1 bezogenen Berechnungsvorschrift abgeleitet werden. Vorzugsweise liegt der untere Grenzwert G2 zwischen der Hälfte und einem Drittel des oberen Grenzwerts G1, d.h. 1/3 G1 ≤ G2 ≤ 1/2 G1.
Die Vorrichtung 11 bestimmt die physikalischen Eigenschaften des Füllguts auf die oben in Verbindung mit der ersten Variante beschriebene Weise, wobei nun die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1 bestimmt, wenn der gemessene Füllstand L unterhalb des unteren Grenzwerts G2 liegt. Sie bestimmt die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd2, wenn der gemessene Füllstand L oberhalb des oberen Grenzwerts G1 liegt.
Liegt der gemessene Füllstand L im Übergangsbereich, d.h. ist er größer oder gleich dem unteren Grenzwert G2 und kleiner gleich dem oberen Grenzwert G1, so werden die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 und/oder des mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1, P_hyd2 bestimmt.
Auch hier wird derart verfahren, dass der aktuelle Füllstand L gemessen, und anhand des gemessenen Füllstandes L festgestellt wird, ob der gemessene Füllstand unterhalb des unteren Grenzwert G2 liegt, ob er zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert G1, G2 liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert G1 oder G2 ist, oder ob er den oberen Grenzwert G1 überschreitet. Hierdurch werden drei verschiedene Bereiche definiert, die zusammen alle möglicherweise auftretenden Füllstände abdecken. Anschließend werden die physikalischen Eigenschaften des Füllguts bestimmt. Dabei wird analog zu dem zuvor beschriebenen Verfahren vorgegangen. Liegt der gemessene Füllstand L unterhalb des unteren Grenzwerts G1, so werden die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1 bestimmt. Liegt der gemessene Füllstand L oberhalb des oberen Grenzwerts G1, so werden die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd2 bestimmt.
Wenn der gemessene Füllstand L zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert G1, G2 liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert G1, G2 ist werden die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes L und des mit dem ersten Druckmessgerät 5 und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts 9 gemessenen hydrostatischen Drucks p_hyd1, p_hyd2 bestimmt.
Dabei kann beispielsweise derjenige gemessene hydrostatische Druck p_hyd1, p_hyd2 ausgewählt werden, der in diesem Übergangsbereich die genaueren Messergebnisse liefert. Typischerweise ist das der mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessene hydrostatische Druck p_hyd1. Diese Wahl entspricht im Ergebnis der zuvor beschriebenen Variante mit einem einzigen Grenzwert G. Diese bietet den Vorteil einer höheren Genauigkeit für die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften im Übergangsbereich. Bei dieser Vorgehensweise kann jedoch am Übergang von dem Übergangsbereich zu dem Bereich, in dem der Füllstand oberhalb des oberen Grenzwerts G1 liegt, ein diskontinuierlichen Verlauf der abgeleiteten physikalischen Eigenschaften in Abhängigkeit vom Füllstand L auftreten.
Um dies zu vermeiden wird vorzugsweise immer dann, wenn der gemessene Füllstand L im Übergangsbereich liegt, d.h. wenn er zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert G1, G2 liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert G1, G2 ist, anhand der beiden gemessenen hydrostatischen Drücke p_hyd1, p_hyd2 ein Hilfsdruck p_H := p_H(p_hyd1, p_hyd2) abgeleitet, und die physikalischen Eigenschaften anhand des Füllstandes L und des Hilfsdrucks p_H bestimmt. Vorzugsweise entspricht der Hilfsdruck p_H einer gewichteten Überlagerung der einzelnen hydrostatischen Drücke p_hyd1, p_hyd2. Vorzugsweise wird die gewichtete Überlagerung jedoch anhand von Gewichtungsfaktoren vorgenommen, die vom Füllstand L anhängig sind. Diese werden vorzugsweise derart angesetzt, dass der Hilfsdruck p_H gleich dem mit dem ersten Druckmessgerät 5 gemessenen hydrostatischen Druck p_hyd1 ist, wenn der gemessene Füllstand L gleich dem unteren Grenzwert G2 ist und gleich dem mit dem zweiten Druckmessgerät 9 gemessenen hydrostatischen Druck p_hyd2 ist, wenn der gemessene Füllstand L den oberen Grenzwert G1 erreicht. Zwischen den Grenzwerten G1, G2 kann beispielsweise ein linear vom Füllstand L abhängiger Verlauf angesetzt werden. Ein solcher linear vom Füllstand abhängiger Hilfsdruck p_H kann beispielsweise wie folgt bestimmt werden: pH := [G1 – L]/[G1 – G2]·phyd1 + [L – G2]/[G1 – G2]·phyd2
Die eigentlichen Bestimmungen der physikalischen Eigenschaften erfolgen dann völlig analog zu den zuvor beschriebenen Bestimmungen anhand der oben angegebenen physikalischen Beziehungen zwischen den einzelnen Größen. Dabei tritt an die Stelle des in den oben in den Formeln angegebenen hydrostatischen Drucks p_hyd, der für den jeweiligen Füllstandsbereich ausgewählte hydrostatische Druck p_hyd1, p_hyd2 bzw. der Hilfsdruck p_H.
In den 2 und 3 ist ein Bespiel für einen durch den oberen und den unteren Grenzwert G1, G2 begrenzten Übergangsbereich dargestellt. Dabei wurde der obere Grenzwert G1 genau auf denjenigen Füllstand L1 gelegt, bei dem die relative Messungenauigkeit R2 des zweiten Druckmessgeräts 9 einen Genauigkeitsgrenzwert von 0,5% aufweist. Die relative Messungenauigkeit R_H des im Übergangsbereich gebildeten Hilfsdrucks p_H ergibt sich aus den relativen Messungenauigkeiten R1 und R2 der gemessenen hydrostatischen Drücke p_hyd1 und p_hyd2 und der Bildungsvorschrift für den Hilfsdruck p_H und ist für das oben genannte Beispiel in 3 durch eine mit Kreisen markierten Verlaufskurve im Übergangsbereich in Abhängigkeit vom Füllstand L dargestellt.
In vielen Industriebereichen werden Behälter verwendet, in denen im Innenraum des Behälters 1 oberhalb des Füllguts ein vom Umgebungsdruck verschiedener Innendruck herrschen kann. Dies können beispielsweise Behälter sein, die unter Druck gesetzt werden. Es können aber auch Behälter sein, die verschlossen werden, um einen Gasaustausch mit der Umgebung zu vermeiden oder zu reduzieren. Letztere werden beispielsweise in Verbindung mit Füllgütern mit flüchtigen Bestandteilen eingesetzt, um Evaporationsverluste und damit gegebenenfalls verbundene finanzielle Verluste oder Umweltschäden zu vermeiden.
Die oben beschriebene Erfindung ist auch in Verbindung mit Behältern 1 einsetzbar, in denen im Innenraum des Behälters 1 oberhalb des Füllguts ein vom Umgebungsdruck verschiedener Innendruck herrschen kann. In dem Fall ist zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Druckmessgerät 5, 9 ein weiteres Druckmessgerät 7 vorzusehen. Das weitere Druckmessgerät 7 dient dazu einen oberhalb des Füllgutes im Behälter 1 herrschenden Innendruck p_in zu messen. Es entspricht damit dem in 1 dargestellten weiteren Druckmessgerät 7. Das weitere Druckmessgerät 7 ist oberhalb des höchsten zu erwartenden Füllstandes anzuordnen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das weitere Druckmessgerät 7 im Deckel des Behälters 1 angeordnet. Es ist genau wie die beiden anderen Druckmessgeräte 5, 9 an die Vorrichtung 11 zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften angeschlossen, so dass der Vorrichtung die mit dem weiteren Druckmessgerät 7 gemessenen Innendrücke p_in zur Verfügung stehen. Die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften erfolgt völlig analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass an die Stelle der ausgewählten gemessenen hydrostatischen Drücke p_hyd1, p_hyd2 bzw. der Hilfsdrücke p_H jeweils eine Differenz zwischen dem jeweiligen hydrostatischen Druck bzw. dem Hilfsdruck und dem gemessenen Innendruck p_in, p_hyd1 – p_in, p_hyd2 – p_in bzw. p_H – p_in tritt. Diese Differenz wird in der Vorrichtung 11 gebildet und zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften herangezogen.
Die Erfindung ermöglicht es, die physikalischen Eigenschaften sehr viel genauer zu bestimmen, als dies mit herkömmlichen Verfahren oder Anordnungen möglich ist.
Zusätzlich können die Messergebnisse der beiden Druckmessgeräte 5 und 9 dazu verwendet werden, eine Plausibilitätskontrolle auszuführen, indem beispielsweise die Plausibilität des Messergebnisses des einen Geräts anhand des mit dem jeweils anderen Druckmessgerätes 5, 9 erzielten Messergebnisses überprüft wird.
Die Auswahl der Druckmessgeräte 5, 9, bzw. deren Messbereiche, und die Festlegung der Grenzwerte G bzw. G1 und G2, werden vorzugsweise, wie oben erläutert, in Abhängig von einer maximal für das Füllgut zu erwartenden Dichte getroffen. Für den Fall, das die Vorrichtung im Betrieb die aktuell herrschende Dichte bestimmt, kann diese gemessene Dichte zur Erhöhung der Messsicherheit und Zuverlässigkeit mit der maximal zu erwartenden Dichte verglichen werden. Sollte die herrschende Dichte den zuvor angesetzten Maximalwert für die Dichte überschreiten, so wird vorzugsweise eine Warnung abgegeben und/oder ein Alarm ausgelöst.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz von zwei unten im Behälter angeordnete Druckmessgeräte begrenzt. Die Erfindung ist völlig analog erweiterbar auf drei oder mehr unten im Behälter angeordnete Druckmessgeräte. Dabei werden die möglichen Füllstände in entsprechend der Anzahl und der Messbereiche der zur Verfügung stehenden Druckmessgeräte ausgewählte Bereiche unterteilt. Zwischen den einzelnen Bereichen können Übergangsbereiche vorgesehen werden. Die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften erfolgt für jeden Bereich bzw. Übergangsbereich analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. Dabei wird anhand des gemessenen Füllstands bestimmt, welche der mit den einzelnen Druckmessgeräten gemessenen hydrostatischen Drücke zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften heranzuziehen sind.

Claims

Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter (1) mit – einem Füllstandsmessgerät (3), das dazu dient, einen Füllstand (L) des Füllguts im Behälter (3) zu messen, – einem ersten unten im Behälter (1) angeordneten Druckmessgerät (5), – das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand (L) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts (G) liegt, – einem zweiten unten im Behälter (1) angeordneten Druckmessgerät (9), – das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand (L) oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes (G) liegt, und – einer Vorrichtung (11) zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Füllguts, – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) unterhalb des Grenzwerts (G) liegt, – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem zweiten Druckmessgerät (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd2) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) oberhalb des Grenzwerts (G) liegt, und – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1, p_hyd2) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) gleich dem Grenzwert (G) ist.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Grenzwert (G) – größer oder gleich demjenigen Füllstand (L2) ist, bei dem auf das zweite Druckmessgerät (5) ein hydrostatischer Druck (p_hyd) einwirkt, bei dem die relative Messungenauigkeit (R) des zweiten Druckmessgeräts (9) einen gewünschten oder vorgeschriebenen Genauigkeitsgrenzwert unterschreitet, und – kleiner oder gleich demjenigen Füllstand (L1) ist, bei dem der auf das erste Druckmessgerät (5) einwirkende hydrostatische Druck (p_hyd) eine Obergrenze (P1_max) des Messbereichs des ersten Druckmessgeräts (5) erreicht.
Anordnung zur hochgenauen Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter (1) mit – einem Füllstandsmessgerät (3), das dazu dient, einen Füllstand (L) des Füllguts im Behälter (3) zu messen, – einem ersten unten im Behälter (1) angeordneten Druckmessgerät (5), – das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand (L) unterhalb eines vorgegebenen oberen Grenzwerts (G1) liegt, – einem zweiten unten im Behälter (1) angeordneten Druckmessgerät (9), – das einen Messbereich aufweist, der dafür ausgelegt ist, diejenigen hydrostatischen Drücke genau zu messen, die auftreten, wenn der Füllstand (L) oberhalb des vorgegebenen oberen Grenzwertes (G1) liegt, und – einer Vorrichtung (11) zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Füllguts, – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) unterhalb eines unteren Grenzwerts (G2) liegt, der kleiner als der obere Grenzwert (G1) ist, – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem zweiten Druckmessgerät (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd2) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) oberhalb des oberen Grenzwerts (G1) liegt, und – die die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1, p_hyd2) bestimmt, wenn der gemessene Füllstand (L) zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert (G2, G1) liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert (G2, G1) ist.
Anordnung nach Anspruch 3, bei der obere Grenzwert (G1) – größer oder gleich demjenigen Füllstand (L2) ist, bei dem auf das zweite Druckmessgerät (5) ein hydrostatischer Druck (phyd) einwirkt, bei dem die relative Messungenauigkeit (R) des zweiten Druckmessgeräts (9) einen gewünschten oder vorgeschriebenen Genauigkeitsgrenzwert unterschreitet, und – kleiner oder gleich demjenigen Füllstand (L1) ist, bei dem der auf das erste Druckmessgerät (5) einwirkende hydrostatische Druck (p_hyd) eine Obergrenze (P1_max) des Messbereichs des ersten Druckmessgeräts (5) erreicht.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – im Inneren des Behälters (1) oberhalb des Füllguts ein vom Umgebungsdruck verschiedener Innendruck (p_in) wirkt, – ein weiteres Druckmessgerät (13) vorgesehen ist, – das dazu dient, den Innendruck (p_in) zu messen, und – die Vorrichtung (11) zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften eine zwischen den ausgewählten hydrostatischen Drücken (p_hyd1, p_hyd2) und dem Innendruck (p_in) bestehende Druckdifferenz bildet und zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften heranzieht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei der das erste und das zweite Druckmessgerät (5, 9) auf ein und derselben Höhe (H) unten im Behälter (1) angeordnet sind.
Verfahren zur hochgenauen Messung physikalischer Eigenschaften eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter (1) mit einer Anordnung gemäß Anspruch 1, 2, 5 oder 6, bei dem – der Füllstand (L) gemessen wird, und – anhand des gemessenen Füllstandes (L) feststellt wird, ob der gemessene Füllstand (L) unterhalb des Grenzwert (G) liegt, gleich dem Grenzwert (G) ist, oder ob er den Grenzwert (G) überschreitet, und – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) unterhalb des Grenzwerts (G) liegt, – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem zweiten Druckmessgerät (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd2) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) oberhalb des Grenzwerts (G) liegt, oder – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1, p_hyd2) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) gleich dem Grenzwert (G) ist.
Verfahren zur hochgenauen Messung physikalischer Eigenschafen eines flüssigen Füllgutes in einem Behälter (1) mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3, 4, 5 oder 6, bei dem – der Füllstand (L) gemessen wird, und – anhand des gemessenen Füllstandes (L) feststellt wird, ob der gemessene Füllstand (L) unterhalb des unteren Grenzwert (G2) liegt, ob er zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert (G2, G1) liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert (G2, G1) ist, oder ob er den oberen Grenzwert (G1) überschreitet, und – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) unterhalb des unteren Grenzwerts (G2) liegt, – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem zweiten Druckmessgerät (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd2) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) oberhalb des oberen Grenzwerts (G1) liegt, oder – die physikalischen Eigenschaften anhand des gemessenen Füllstandes (L) und des mit dem ersten Druckmessgerät (5) und/oder des mit dem zweiten Druckmessgeräts (9) gemessenen hydrostatischen Drucks (p_hyd1, p_hyd2) bestimmt werden, wenn der gemessene Füllstand (L) zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert (G2, G1) liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert (G2, G1) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem immer dann, wenn der gemessene Füllstand (L) zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert (G2, G1) liegt oder gleich dem oberen oder dem unteren Grenzwert (G2, G1) ist, anhand der beiden gemessenen hydrostatischen Drücke (p_hyd1, p_hyd2) ein Hilfsdruck (p_H) abgeleitet wird, der einer gewichteten Überlagerung der einzelnen hydrostatischen Drücke (p_hyd1, p_hyd2) entspricht, wobei die Gewichtungsfaktoren vom Füllstand (L) anhängig sind, und die physikalischer Eigenschaften anhand des Füllstandes (L) und des Hilfsdrucks (p_H) bestimmt werden.