DE2408772B2 - Verfahren zur messung des oelgehaltes von wasser - Google Patents

Verfahren zur messung des oelgehaltes von wasser

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Ölgehaltes von Wasser durch Messung der Dicke der sich auf der Wasseroberfläche bildenden Ölschicht. Eine solche Messung ist beispielsweise in technischen Anlagen erforderlich, in denen Öl mittels wasserdurchflossener Rohrschlangen gekühlt werden soll, wie dies in Anlagen zur Gewinnung von Krackbenzin der Fall ist.
Bei diesem Kühlsystem besteht immer eine gewisse Gefahr, daß etwa infolge schadhafter Rohrdichtungen Leckstellen auftreten, durch welche fortwährend etwas von dem zu kühlenden öl in den Kühlwasserstrom eindringt Sofern dieses Kühlwasser nach dem Durchlaufen der Kühlschlangen ins Freie, d. h. in einen Fluß, ein Gewässer oder in eine öffentliche Entwässerungsanlage geleitet wird, muß daher aus Gründen des Umweltschutzes dafür gesorgt werden, daß dieses Wasser von ölbeimengungen frei ist Dies geschieht einerseits dadurch, daß bereits beigemengtes öl zuvor abgeschieden wird, und andererseits vor allem dadurch, daß das Eindringen von öl möglichst von Anfang an unterbunden wird, d. h, daß beim Auftreten von Leckstellen diese sofort gesucht und beseitigt werden.
Um das Auftreten von Leckstellen möglichst frühzeitig zu erkennen, ist eine laufende, mindestens aber eine sehr häufige Kontrolle des Ölgehaltes des Kühlwassers notwendig. Für die Zwecke solcher Kontrollmessungen ist es bereits bekannt, an eine vom Hauptkühlwasserstrom abgezweigte Leitung ein Ölabscheidegefäß (Kontrollgefäß) anzuschließen und am Boden dieses Kontrollgefäßtes den Sende- und Empfangswandler eines Echolotgerätes, ausgerichtet auf den Flüssigkeitsspiegel, vorzusehen.
Die Aussendung eines Lotimpulses ergibt hierbei zwei Echoimpulse von unterschiedlicher Stärke, nämlieh einen schwächeren, der an der Öl-Wasser-Grenzschicht und einen sehr viel stärkeren, der am Flüssigkeitsspiegel, also an der Öl-Luft-Grenzschicht, entsteht. Um die Stärke der Ölschicht zu ermitteln, hat man bisher in naheliegender Weise zweimal nacheinander einen Lotimpüls ausgesendet und beim Echoempfang des ersten Lotimpulses das schwächere der beiden Echos mittels einer Schwellwertstufe unterdrückt, also das stärkere Echo — und nur dieses — ausgewertet; beim Echoempfang des zweiten Lotimpulses dagegen hat man das schwache Echo ausgewertet und durch dessen Echospannung gleichzeitig die Auswertung des nachfolgenden starken Echos sperren lassen. Die Stärke der Ölschicht ergab sich somit als Differenz dieser beiden Pegelmessungen.
Diese bekannte Meßmethode ist jedoch nicht nur verhältnismäßig umständlich, sondern auch, insbesondere bei relativ dünnen Qlschichten, zu ungenau, da der Absolutbetrag des durch statistische Streuung entstehenden Fehlers der Pegelmessungen in die Differenz prozentual entsprechend hoch eingeht.
Die Erfindung schlägt demgegenüber ein Verfahren zur Messung der Stärke der Ölschicht vor, bei dem nur eine Lotung je Messung erforderlich ist, wodurch gleichzeitig der durch statische Streuung bei aufeinanderfolgenden Messungen entstehende Fehler eliminiert ist.
Erfindungsgemäß besteht dieses Verfahren darin, daß durch Differenzieren der Anstiegsflanke des von der Öl-Wasser-Grenzschicht reflektierten Echos ein erster Rechteckimpuls und durch Differenzieren der Anstiegsflanke des vom Flüssigkeitsspiegel (Flüssigkeit-Luft-Grenzschicht) reflektierten Echos ein zweiter Rechteckimpuls gewonnen und der zeitliche Abstand dieser Rechteckimpulse, in an sich bekannter Weise umgesetzt in -die ihm entsprechenden Längeneinheiten, als Meßwert angezeigt wird.
Ein weiterer Anwendungsfall der Erfindung ist bei Tankschiffen gegeben. Bekanntlich dürfen Tankschiffe, jedenfalls bei starkem Seegang, nicht mit leeren Tankbehältern fahren, sondern die Tanks müssen bei der »Leerfahrt« mit Ballastwasser gefüllt werden. Dieses Ballastwasser wird von der Aufnahme der neuen Ölla- dung ins Meer abgelassen; ferner wird dieses Ablassen des Ballastwassers auch für die Dauer des Fahrens in sehr ruhiger See vorgenommen. Es muß jedoch verhindert werden, daß die auf dem Ballastwasser befindliche ölschicht die sich aus den im Tank verbliebenen Ölre- sten bildet, bei dem sogenannten Lenzen der Tanks ebenfalls ins Meer gepumpt wird. Zu diesem Zwecke
wird die vorhandene Ölschicht zunächst in Sondertanks abgepumpt wobei laufend kontrolliert wird, ob bzw. wieviel öl noch über dem Ballastwasser vorhanden ist Soll der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Meßwert ziffernmäßig angezeigt werden, so
wird in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung eine dem zeitlichen Rechteckimpulsabstand proportionale Anzahl von Zählimpulsen ausgelöst, und diese Zählimpulse werden einer digitalen Zähl- und Anzeige-
einrichtung zugeführt.
Aus schaltungstechnischen Gründen ist es manchmal noch vorteilhafter, zunächst den zeitlichen Rechteckimpulsabstand mittels einer Zweitaktsschaltung in eine Impulslänge von entsprechender Dauer umzusetzen und diese Impulslänge ihrerseits zur Auslösung der erwähnten Zählimpulse zu verwenden.
Eine solche Zweitaktschaltung läßt sich besonders einfach auf die Weise darstellen, daß zwei Nicht-Und-Tore in der Weise zusammengeschaltet sind, daß der Ausgang des ersten Tores mit einem Eingang des zweiten Tores und der Ausgang des zweiten Tores mit einem Eingang des ersten Tores verbunden ist. Eine solche Schaltung ist an sich unter der Bezeichnung Latch bekannt.
In der Zeichnung ist das Blockschaltbild einer zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Empfangseinrichtung dargestellt.
Hierin ist 1 ein Sender/Empfänger, dessen Empfängerausgang auf zwei Verstärkerkanäle arbeitet, von denen der eine die Verstärker 2 und 3 und der andere die Verstärker 4 und 5 enthält. Jeder der beiden Kanäle weist ferner einen Differenzierkondensator 6 bzw. 7 auf.
An den Eingang des Verstärkers 2 ist eine Vorspannungsquelle 8 angeschlossen, deren Spannungswert den Schwellenwert bestimmt, welchen die Empfangsspannung überschreiten muß, um den Verstärker 2 anzusteuern, und zwar ist der Schwellenwert so gewählt, daß er von dem Hauptecho überschritten wird, von dem kleineren Vorecho jedoch nicht.
Der Verstärker 4 enthält, wie symbolisch angedeutet, einen Amplitudenbegrenzer; dieser kann durch den Sättigungswert eines Transistors verwirklicht sein. Der Begrenzer hat bekanntlich die Wirkung, daß, wenn und solange die Eingangsspannung den Begrenzungswert überschritten hat, am Verstärkerausgang keine Spannungs- bzw. Stromänderung stattfindet.
9 ist ein ankommendes Doppelecho, bestehend aus dem Vorecho 9 V und dem Hauptecho 9//, wie es beim Vorhandensein von Ölschichten entsteht, die im. Vergleich zur gesamten Flüssigkeitshöhe dünn sind. Dieses Dopelecho wird von den beiden Verstärkerkanälen auf folgende Weise zerlegt:
Das Vorecho 9 V, das von der Öl-Wasser-Grenzschicht herrührt, wird von dem Eingang des Verstärkers 2 ferngehalten, da es den von der Vorspannungsquelle 8 bestimmten Schwellenwert nicht erreicht; es gelangt also nur an den Eingang des Verstärkers 4 und steuert diesen Verstärker voll, d.h. bis zum Begrenzungswert, aus. Vom Ausgang des Verstärkers 4 gelangt das vorverstärkte Vorecho 9 V an den Differenzierkondensator 7, der es, je nach Steilheit seiner Anstiegsflanke, in einen schmalen Rechteckimpuls 1OK gegebenenfalls in einen sogenannten Nadelimpuls umwandelt, der sodann von dem Verstärker 5 nachverstärkt wird.
Das Hauptecho 9//, das von dem eigentlichen Flüssigkeitsspiegel herrührt, bewirkt auf Grund der vorausgesetzten Tatsache, daß der Verstärker 4 vom Vorecho 9 V bereits voll ausgesteuert ist, keinen weiteren Anstieg der Ausgangsspannung dieses Verstärkers. Daher erzeugt das Hauptecho 9// am Differenzierkondensator 7 keinen Impuls.
Wie vorausgesetzt, überschreitet das Hauptecho 9// jedoch den Schwellenwert des Verstärkers 2; infolgedessen entsteht am Differenzierkondensator 6 ein aus dem Hauptecho 9// abgeleiteter Differenzierimpuls 10//.
Die Differenzierimpule 10 Kund 10//werden der aus den NAN D-Toren 11 und 12 gebildeten Zweitaktschaltung (dem Latch) zugeführt, und zwar gelangt der Impuls 10 V an den Eingang b des NAND-Tores 11, und der Impuls 10//an den Eingang odes NAND-Tores 12.
Diese Ansteuerung wirkt, wie an sich bekannt, derart, daß durch das Eintreffen des Impulses 10 Vam Ausgang e des NAND-Tores 11 eine Spannung gesetzt wird, die infolge der Rückführung über die Leitung 13 an den Eingang a des NAND-Tores 12 so lange gehalten wird, bis der Impuls 10//am Eingang b des NAND-Tores 12 eintrifft, so daß die Nicht-Und-Bedingung nicht mehr erfüllt ist und die Schaltung den zweiten Takt ausführt, indem sie zurückkippt. Auf diese Weise wird am Ausgang edes NAND-Tores 11 ein Impuls 14 gewonnen, dessen Dauer dem zeitlichen Abstand der Impulse 10 V und 10// entspricht. Der Impuls 14 bewirkt während der Dauer seines Bestehens eine Schließung des elektrisch steuerbaren Schalters 15 (Relais oder Schalttransistor), der einen Impulsgenerator 16 an das digitale Zählwerk 17 anschließt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Messung des Ölgehaltes von Wasser durch Messung der Dicke der sich auf der Wasseroberfläche bildenden Ölschicht mittels eines Echolotgerätes, dessen Sende- und Empfangswandler in einem Öhbscheidegefäß (Kontrollgefäß) unterhalb des Flüssigkeitsspiegeis angebracht ist, d a durch gekennzeichnet, daß durch Differenzieren der Ansriegsflanke des von der Öl-Wasser-Grenzschicht reflektierten Echos ein erster Rechteckimpuls und durch Differenzieren der Anstiegsflanke des vom Flüssigkeitsspiegel (Flüssigkeit-Luft-Grenzschicht) reflektierten Echos ein zweiter Rechteckimpuls gewonnen und der zeitliche Abstand dieser Rechteckimpulse, in an sich bekannter Weise umgesetzt in die ihm entsprechenden Längeneinheiten, als Meßwert angezeigt wird.
2. Verfahren aach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eiee dem zeitlichen Rechteckimpulsabstand proportionale Anzahl von Zählimpulsen ausgelöst wird und daß diese Zählimpulse einer digitalen Zähl- und Anzeigeeinrichtung zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Abänderung, daß der zeitliche Rechteckimpulsabstand mittels einer Zweitaktschaltung in eine Impulslänge von entsprechender Dauer umgesetzt wird und daß diese Impulslänge ihrerseits zur Auslösung der erwähnten Zählimpulse dient.
4. Zweitaktschaltung für die Zwecke des Anspruchs 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Nicht-Und-Tore in der Weise zusammengeschaltet sind, daß der Ausgang des ersten Tores mit einem Eingang des zweiten Tores und der Ausgang des zweiten Tores mit einem Eingang des ersten Tores verbunden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19723978A1 (de) * 1997-06-06 1998-12-10 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter nach dem Radarprinzip

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19723978A1 (de) * 1997-06-06 1998-12-10 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter nach dem Radarprinzip
DE19723978C2 (de) * 1997-06-06 1999-03-25 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren zur Messung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter nach dem Radarprinzip
US5969666A (en) * 1997-06-06 1999-10-19 Endress + Hauser GmbH +Co. Radar-based method of measuring the level of a material in a container

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