DE2510356C2 - Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter - Google Patents

Description

a) die Widerstandsbrücke (1) von einer Konstantstromquelie (5) gespeist ist, mit der wenigstens zwei unterschiedlich große Ströme einzuprägen sind, und daß

b) mit einer von der Prüfeinrichtung (31) zu betätigenden Umschalteinrichtung (6) von einemStrom auf den anderen umzuschalten ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Ausgang (2) der Widerstandsbrücke (1) und Stromregler (15) bei Betätigung der Prüfeinrichtung (31) unterbrochen ist und daß dem Stromregler (1£) ein Analogwertspeicher (14) vorgeschaltet ist

3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Prüfungeinrichtung (31) die Verbindung der Signalstufe (9) mit einer external Anzeigevorrichtung abgeschaltet ist.

4. Einrichtung nacb einem ier Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennEeichret, daß ein Detektor zur Bestimmung der Brückei<speis? Tpannung (Us_P) verwendet ist, der über einen Grenzwertmelder (19) mit einer Meldeeinrichtung (21) verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (23) zur Bestimmung des Heizstromes verwendet ist, der über einen Grenzwertmelder (23) mit einer Meldeeinrichtung (21) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizregler (15) ein Wechselrichter ist und daß als Detektor und Grenzwertmelder (23) ein Frequenz-Spannungswandler angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, mit einer mit Gleichstrom gespeisten Widerstandsbrücke, von der zwei Brückenzweige im Behälterinneren angeordnet sind und einer dieser Brückenzweige elektrisch beheizt ist, mit einer binär anzeigenden Signalstufe und einem Stromregler für den Heizstrom des beheizten Brückenzweiges, die dem Ausgang der Widerstandsbrücke nachgeschaltet sind und einer Prüfeinrichtung zur Simulierung eines bestimmten Füllstandes.

Eine solche Einrichtung, auch elektrischer Niveaufühler genannt, ist aus der »Siemens-Zeitschrift« 42 (1968) S. 746—748, bekannt. Mit solchen Niveaufühlern wird der Wasserstand in Dampfkesseln und Kondensatoren von Dampfkraftwerken überwacht und bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten Pegels ein Meldesignal abgegeben. Als Meldesignal wird die Ausgangsspannung der Widerstandsbrücke benutzt, wobei ausgewertet wird, daß sich die in die Flüssigkeit beispielsweise in Wasser eintauchenden Brückenzweige trotz der Beheizung des einen Brückenzweiges auf angenähert gleicher Temperatur befinden, während iti Dampfatmosphäre wegen der Beheizung die Brückenzweige im Behälterinneren unterschiedliche Temperatur aufweisen. In diesem Zustand ist daher die Brücke verstimmt Dabei ist bei Wasser als Kühlflüssigkeit noch

ίο zu berücksichtigen, daß die Dichtedifferenz und damit die Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Wasser mit steigendem Druck immer kleiner und beim kritischen Druck zu Null wird. Das bedeutet auch, daß der Wärmeübergang zwischen Dampf und Wasser bei

kritischem Druck gleich ist Um diese Abnahme der Femperaturdifferenz mit steigendem Druck auszugleichen, ist daher mit dem Stromregler auf konstante Brückenausgangsspannung zu regeln, wenn sich beide Brückenzweige in der Dampfatmosphäre befinden,

wobei der Heizstrom begrenzt werden muß, um eine Überhitzung bei zu geringer Dichte in der Dampfatmosphäre zu vermeiden. Um die Funktionstüchtigkeit des Niveaufühlers während des Betriebs zu überprüfen, ist eine Prüfeinrichtung vorgesehen, bei der die Brücke durch Prallelschalten von Widerständen verstimmt und damit ein bestimmter Füllstand simuliert wird. Bei der bekannten Einricht»jig geht die Länge der Verbindungsleitung zwischen der Widerstandsbrücke und der Auswertvorrichtung in den Meßwert ein, so daß immer eine Justierung am Montageort erforderlich ist. Mit der Prüfeinrichtung w hä außerdem nicht festgestellt ob der mit den Widerständen gebildete Fühler einwandfrei funktioniert Bei der bekannten Vorrichtung treten daher nicht nur Schwierigkeiten bei der Montage auf,

sondern sie arbeitet auch nicht immer voll betriebssicher.

Aus der DE-PS 6 13 746 ist für Meßzwecke eine Widerstandsbrücke mit Dekadenwiderständen bekannt, bei der zum Schutz des Meßinstrumentes Strom aus der

■«ο speisenden Batterie der Widerstandsbrücke über mit Schaltern getrennt zuschaltbare Vorwiderstände zugeführt wird. Jedem Dekadenwiderstand ist dabei ein Schalter mit Vorwiderstand zugeordnet und jeder Dekadenwiderstand kann nur eingestellt werden, falls

•»5 der Stromkreis über den zugeordneten Schalter und den Schutzwiderstand geschlossen ist.

Aus dem Buch »Meßbrücken und Kondensatoren« von Krönen (1935) Seiten 60 und 61 ist es bekannt, Widerstandsbrücken mit konstanter Spannung oder

konstantem Strom zu speisen.

Es besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so abzuändern, daß sie einfach zu montieren ist und daß ihre volle Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) die Widerstandsbrücke von einer Konstantstromquelle gespeist ist, mit der wenigstens zwei

w) unterschiedlich große Ströme einzuprägen sind und daß

b) mit einer von der Prüfeinrichtung zu betätigenden Umschalteinrichtung von einem Strom auf den anderen umzuschalten ist.

Durch die Speisung mit einer Konstantstromquelle wird der Meßwert unabhängig von der Lange und damit vom Widerstand von Verbindungsleitungen. Eine

besondere Justierung bzw. Eichung ist daher bei der Montage nicht erforderlich, was die Montage wesentlich erleichtert. Außerdem wird bei der Prüfung der Funktionstüchtigkeit mit der Prüfeinrichtung neben der Meß- bzw. Auswerteschaltung auch die Funktion der Füher überprüft Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gegeben.

Die Verbindung zwischen Ausgang der Widerstandsbrücke und dem Stromregler kann bei Betätigung der Prüfeinrichtung unterbrochen sein und dem Stromregler kann ein Analogwertspeicher vorgeschaltet sein. Damit wird während der Betätigung der Prüfeinrichtung der Heizstrom auf einem konstanten Wert gehalten, der von dem Analogwertspeicher vorgegeben ist. Eine Überhitzung des Fühlers bei sehr lang anstehendem Prüfsignal ist damit ausgeschlossen.

Vorzugsweise ist bei Betätigung der Prüfeinrichtung die Verbindung der Signalstufe mit einer externen Anzeigevorrichtung abgeschaltet Damit ist sichergestellt, daß der bei der Prüfung simulierte Füllstand nur zu einer internen und zu keiner externen Anzeige führt, womit Fehlmeldungen ausgeschlossen sind.

Vorzugsweise ist ein Detektor zur Bestimmung der Brückenspeisespannung verwendet, der über einen Grenzwertmelder mit einer Meldeeinrichtting verbunden ist und es ist ein Detektor zur Bestimmung des Heizstromes verwendet, der über einen Grenzwertmelder mit einer Meldeeinrichtung verbunden ist Damit wird auch während des Betriebes ein Heizwendelbruch und ein Meßwendelbruch angezeigt.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemrißen Vorrichtung. Mit den Diagrammen der F i g. 2 und 3 wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Das Blockschaltbild der F i g. 1 zeigt eine Widerstandsbrücke 1, die aus vier Widerständen la bis id aufgebaut ist. Die Widerstandswerte der Widerstände Xa bis id sind so ausgewählt, daß bei gleicher Temperafur für alle Widerstände am Ausgang 2 der Brücke die Spannung U_Br = 0 anliegt, die Widerstandsbrücke 1 also abgeglichen ist. Die Widerstände la und \b der Widerstandsbrücke 1 sind im Inneren des Behälters angeordnet, dessen Füllstand zu überwachen ist. Dieser Behälter ist in der Figur nicht gezeigt, um die Übersichtlichkeit zu wahren. Einer dieser beiden Widerstände, im Ausführungsbeispiel der Widerstand la, ist mit einem Heizwiderstand 3 elektrisch beheizbar. Bezüglich des konstruktiven Aufbaus der als Fühler wirkenden Widerstände la und \b und der Heizwendel 3 für den Widerstand la ist auf die obengenannte LiteraliTstelle zu verweisen.

Über die Eingänge 4 der Meßbrücke 1 wird die Brücke 1 aus einer Konstantstromquelle S gespeist. Mit der Konstanzsiromquelle 5 können der Brücke zwei Ströme unterschiedlicher Größe eingeprägt werden, wobei mit einer später näher erläuterten Umschalteinrichtung 6 von einem Strom auf den anderen umzuschalten ist.

Der Ausgang 2 der Widerstandsbrücke 1 ist mit einem A Verstärker 7 verbunden. Dem Differenzverstärker 7 ist ein Grenzwertmelder 8 nachgeschaltet, der eine mit oem Widerstand 8a einstellbare Ansprechschwelle besitzt. Der Ausgang des Grenzwertmelders 8 ist einer Signalstufe 9 in einer noch näher zu beschreibenden Auswertestufe 10 zugeführt. Im Ausführungsbeispiel is' die Signalstufe 9 ein R~lais.

Im Regelkreis fur den Heizstrom ist eine Additionsstufe 11 einerseits mit einem zweiten Ausgang des als Istwertgeber dienenden P-Verstärkers 7 und andererseits mit einem Sollwertgeber 12 verbunden. Der Additionsstufe 11 ist ein /"/-Verstärker 13 nachgeschaltet, der über einen Analogwertspeicher 14, bzw. eine »sample-and-Hold-Stufe« mit dem Steuersatz eines als Schaltregler dienenden Wechselrichters 15 verbunden, der über die Leitung 16 den Heizwiderstand 3 mit

ίο Wechselstrom impulsförmig speist. Bei dem im Ausführungsbeispiel eingesetzten Schaltregler wird das ImpuIs-Pausenverhältnis des Heizstromes in Abhängigkeit von dem dem Steuersatz des Wechselrichters 15 zugeführten Regelsignal geändert und damit der Heizstrom für die Heizwendel 3 des Meßfühlers la geregelt Der Heizstrom wird mit einer Begrenzerstufe 17 auf einen Maximalwert begrenzt. Der Maximalwert ist mit einem Widerstand 17a einstellbar. Hierzu wird von der Begrenzerstufe 17 über die Leitung 18 das Regelsignal bei steigendem Heizstrom verringert

Meß- und Regelverstärker 7 8 und 13 und die Auswertstufe 10 werden aus einer nichtgezeigten Stabilisierungsschaltung mit einer Betriebsspannung versorgt, die lediglich einer Polarität gegenüber Erde besitzt, beispielsweise positiv ist Damit wird vc^rhindert, daß bei Ausfall einer Stromschiene ein unbeabsichtigtes, fehLrhaftes Meßsignal nach außen gelangt. Auf weitere Vorteile dieser Versorgung mit einer einzigen Betriebsspannung wird noch gesondert hingewiesen.

jo Mit einem nicht gezeigten Detektor wird die Brückenspeisespannung U,_p über die Konstantstromquelle 5 erfaßt. Die Brückenspeisespannung steigt bis zu einem Maximalwert an, wenn ein Meßwendelbruch vorliegt. Dem Detektor ist ein Grenzwertmelder 19

j5 nachgeschaltet, der in der Auswertstufe 10 über einen Eingang eines digitalen Verknüpfungsgliedes, das im Ausführungsbeispiel ein ODER-Gatter ist, mit einer Meldeeinrichtung 21 verbunden ist, die im Ausführungsbeispiel ein Relais ist. Liegt ein Meßwendfilbruch in einem der Meßwiderstände la bis id vor, so liegt ein //-Signal am Eingang des ODER-Gatters und das Relais ?1 zieht an und schaltet über einen Arbeitskontakt 21a einen internen Signalgeber, beispielsweise eine Lampe 22, ein.

4' Mit einem weiteren Meßfühler 23 wird erfaßt, ob Heizstrom fließt oder ob wegen einej Heizv/endelbruches im Widerstand 3 der Heizstrom unterbrochen ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Meßfühler 23 ein Frequenz-Spannungswandler, mit dem festzustellen ist,

"in daß der Schaltregler bzw. Wechselrichter 15 bei fehlender Last, d. h. bei Heizwendelbruch nicht mehr taktet. Hierzu wird die Taktfrequenz kapazitiv ausgekoppelt und gleichgerichtet. Fällt die Taktfrequenz aus, so fehlt der Gleichstrommittelwert und der Meßfühler

V) 23 legt ein //-Signal an den zweiten Eingang des digitalen Verknüpfungsgliedes 20. Auch mit diesem Signal wird ein Ansprechen des Relais 21 und damit eine Heizwendelbruchmeldung bewirkt. Sowohl mit der Meßwendel- als auch mit der Heizwendelbruchmeldung so über die Melderinrichtung 21 wird die Betriebssicherheit des Niveauwächters wesentlich erhöht.

In der Auswertstufe 10 wird das Signal des Grenzwertmelders 8 über ein Verzögerungsglied 24 direkt einer Klemme 25 und über eine Invertierstufe 26 einer Klemme 27 zugeführt. Über eine Steckbrücke 28 ist entweder die U'.lemme 27 oder die Klemme 25 mit einer Eingangsklemme 29 einer Logik 30 verbunden, die aus digitalen Verknüpfungsgliedern aufgebaut ist. Mit

der Überbrückung 28 kann als Meßkriterium eingestellt werden, ob sich der Fühler in Dampfatmosphäre oder in der Flüssigkeit befindet. Die Logik 30 ist so aufgebaut, daß der Signalstufe 9 ein Η-Signal zugeführt wird, wenn an der Klemme 29 ein Η-Signal liegt, das Meßkriterium also erfüllt ist, und wenn eine Prüfeinrichtung 31, im Ausführungsbeispiel eine Prüftaste, nicht betätigt ist und damit am zweiten Eingang 32 der Logik 30 ein /.-Signal ansteht. Mit dem der Signalstufe zugeführten W-Signal wird das Relais 9 betätigt und über den Arbeitskontakt 9a der Speisekreis für einen zweiten internen Signalgeber, beispielsweise eine Lampe 33 geschlossen.

Im Ausführungsbeispiel ist die Logik 30 aus zwei UND-Gattern 34 und 35 und einem ODER-Gatter 36 aufgebaut. Ein Eingang des UND-Gatters 34 ist mit der Klemme 29. der zweite Eingang mit der Prüftaste 31 verbunden. Das UND-Gatter 35 besitzt einen negierten Eingang 35a, der über ein Verzögerungsglied 37 mit der Prüftaste 31 verbunden ist. Der zweite Eingang des UN'D-GütiefS 35 iSi ίΐΊ'ιί dcf KicfTinic 29 Verbünden. JO Dem Ausgang der UND-Gatter 34 und 35 ist das ODER-Gatter 36 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit dem Relais 9 verbunden ist.

Die Prüftaste 31 ist über ein drittes Verzögerungsglied 38 mit einem Relais 39 verbunden. Ein js Ruhekontakt 39a des Relais 39 verbindet den Analogwertspeicher 14 mit dem PAVersaärker 13. Mit einem Umschaltkontakt 396 kann in der Umschalteinrichtung 6 von einem Stromwert der Konstantstromquelle 5 auf einen anderen umgeschaltet werden. Dabei ist in der jo Umschaltstufe 6 wieder eine Steckbrücke 40 vorgesehen, um zum Prüfen der Einrichtung beim Betätigen der Prüftaste 31 das gewünschte Meßkriterium »Fühler in Dampfatmosphäre« oder »Fühler in Flüssigkeit« einzustellen. Auf die Prüfeinrichtung und die Verzögerungs- J5 glieder 24,37 und 38 wird noch gesondert eingegangen.

Für die Signalstufe 9 ist eine externe Anzeige über die Klsnirnsn 41 der Auswertstufe 10 veraschen. Dies? externe Anzeige ist als sogenannter »sicherer Kreis« ausgeführt, der sowohl beim Betätigen der Prüftaste 31 als auch beim Ansprechen der Meldeeinrichtung 21 geöffnet wird, um eine fehlerhafte, externe Meldung zu vermeiden. Hierzu sind in der die Klemmen 41 in der Auswertestufe verbindenden Leitung 42. die durch den Arbeitskontakt 96 des Relais 9 geschlossen wird, ein -i> Ruhekontakt 39cdes Relais 39 und ein Ruhekontakt 396 des Relais 21 angeordnet. Wird die Prüftaste 31 betätigt oder spricht die Meldeeinrichtung 21 an. so wird über die Ruhekontakte 39c oder 216 der »sichere Kreis« geöffnet, auch wenn die Signalstufe 9 die Erfüllung des so Meßkriteriums anzeigt und der Arbeitskontakt 96 betätigt ist.

Zur folgenden Erläuterung des Meßprinzips wird auf F i g. 2 verwiesen, in der die Brückenausgangsspannung Ugr über dem Druck ρ im zu überwachenden. beispielsweise mit Wasser gefüllten. Behälter aufgetragen ist. Dabei entspricht die Kurve 43 dem Spannungsverlauf, der durch den mit dem Sollwertgeber 12 vorgegebenen, konstanten Heizstrom gegeben ist. Ferner wird angenommen, daß als Meßkriterium eo »Fühler in Flüssigkeit« angezeigt werden soll. Die Lage der Steckbrücken 28 und 40. die in F i g. I gezeigt ist. entspricht dieser Annahme. Befinden sich die Widerstände la bis Xd der Widerstandsbrücke 1 auf gleicher Temperatur, so beträgt die Brückenausgangsspannung i/a- der nicht verstimmten Widerstandsbrücke 1 Null Volt, dies entspricht der Abszisse der F i g. 2. Tauchen die Widerstände la und 16 in das Wasser ein und wird der Widerstand la über den Heizwiderstand 3 beKeizt. so wird die Heizleistung des Widerstandes la weitgehend von der Flüssigkeit abgeleitet und es existiert nur ein geringfügiger Temperatur- und damit Widerstandsunterschied zwischen den Widerständen 1.- und Xb. Die Brückenausgangsspannung Uer nimmt daher einen Wert an. der etwa der Kurve 44 entspricht. Dieser Spannungswert liegt unter der von der Ansprechschwelle des Grenzwertmelders 8 gegebenen Geraden 45 im Meldebereich I. Wegen der Invertierstufe 26 in der Auswertstufe 10 steht daher an der Eingangsklemme 29 der Logik 30 ein W-Signal. Da die Prüftaste 31 nicht betätigt ist. steht am zweiten Eingang der Logik 30 ein /.-Signal und damit liegt an der binär anzeigenden Signalstufe 9 ein W-Signal. das Relais 9 zieht an und über die Arbeitskontakte 9a und 96 erfolgt die interne und externe Anzeige des Meßsignals. Tauchen die Fühler la und \b aus dem Wasser aus und befinden sich in Dampfatmosphäre, so heizt der Heizwiderstand 3 den Widerstand ! wegen der schlechterer! Wärmeabgabe in Dampf auf und der Temperatur- und damit der Widerstandswertunterschied zwischen den Widerständen la und 16 steigt an. Infolge dessen erhöht sich die Brückenausgangsspannung UBr. Übersteigt die Brükkenausgangsspannung Uor den durch die Gerade 45 gegebenen Wert, und befindet sich im Meldebereich II. so spricht die Grenzwertstufe 8 an und an der Klemme 29 der Logik 30 liegt wegen der !nvertierstufe 26 ein /.-Signal Damit liegt auch /.-Signal an der Signalstufe 9. das Relais fällt ab und die Anzeige entfällt, als Zeichen, daß das Meßkriterium nicht mehr erfüllt ist. Um bei niedrigem Druck im Behälter einen Heizstrom zu vermeiden, der für den Heizwitierstand 3 unzulässig hohe Werte annimmt, ist der Meßbereich Il durch die Gerade 46 begrenzt, deren Lage mit der Ansprechschwelle der Begrenzungsstufe 17 für den Heizstrom eingestellt wird.

Nimmt man an, daß als Meßkriterium »Fühler in Dampfatmosphäre« angezeigt werden soll, so ist die Steckbrücke 28. wie in F i g. 1 mit der gestrichelten Linie gezeigt, anzubringen. Das aus der Brückenausgangsspannung Uer mit dem Grenzwertmelder 8 abgeleitete binäre Signal wird dann nicht invertiert dem Eingang 29 der Logik 30 zugeleitet, womit sich die gleiche Anzeige wie oben beschrieben ergibt.

Bei dem aus der obengenannten Literaturstelle bekannten Niveaufühler ist es üblich, sowohl mit zwei Versorgungsspannungen entgegengesetzten Vorzeichen als auch mit einem positiven und einem negativen Meßsignal für die beiden Meßbereiche 1 und 11 zu arbeiten. Hierzu wird die Widerstandsbrücke mit einem Zusat; widerstand im Meßgerät so verstimmt, daß die Brückenspannung bei eingetauchten Fühlern im Meldebereich I negativ ist und beim Austauchen der Fühler im Meldebereich Il positiv wird. Der Umschaltpunkt.zur Unterscheidung zwischen Wasser und Dampf liegt dabei etwa bei Null Volt. Wegen des Verstimmwiderstandes im Meßgerät addiert sich der Spannungsabfall Ui = Ri. ■ Jfir zur Brückenspannung oder subtrahiert sich von ihr. wobei Ri. der Widerstand der Verbindungsleitungen zwischen Meßgerät und Brückenausgahg ist. Damit ist beim bekannten Gerät eine aufwendige Justierung bzw. Eichung am Einsatzort erforderlich, die außerdem noch durch die Speisung der Brücke mit veränderlichem Gleichstrom bedingt ist. mit der die Leiterlänge und damit der Widerstand Ri ebenfalls in die Brijckenspannung eingeht.

Die erfindungsgemäßc Einrichtung arbeitet mit einer

einzigen, beispielsweise positiven Versorgungs- und Betriebsspannung. Die Signalbildung wird damit in den positiven Spannungsbereich verlegt, wie F i g. 2 zeigt, eine Verstimmung der Widerstandsbrücke 1 entfällt und die Umschalt£f!rade 45 liegt zwischen Null und dem Regelpunkt 46. Wegen der Speisung der Brücke aus der Konstantstromquelle ist auch der Spannungsabfall an den Verbindungsleitungen ohne Einfluß auf die Brükke'Ppannung und damit das Meßsignal. Eine gesonderte Justierung am Montageort, die die Länge der Verbindungsleitungen und ihre Widerstände berücksichtigt, entfällt daher, was die Montage wesentlich erleichtert.

Es wurde bereits erwähnt, daß es für die Betriebssicherheit der Anlage erforderlich ist, die Funktionstüchtigkeit des Niveauwächters von Hand oder periodisch zu überprüfen. Bei der bekannten Vorrichtung ist eine solche Prüfeinrichtung vorgesehen, mit der die Widerstandsbrücke so verstimmt wird, daß entweder Wasseroder Dampfsignal simuliert ist. Dabei kann jedoch die Funktion der Meßfühler nicht überprüft werden. Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Prüfeinrichtung vorgesehen, die mit der Prüftaste 31 von Hand oder periodisch betätigt wird. Es wird jedoch bei dieser Prüfung die Verstimmung der Brücke durch Veränderung des mit der Konstantstromquelle 5 eingeprägten Stromes gemäß der Beziehung Jer~ Usp~ L>Br erreicht, worin Jar der Brückenspeisestrom, Usp die resultierende Brückenspeisespannung und UBr die Brückenausgangsspannung und damit das Meßsignal ist. Diese Veränderung des eingeprägten Stromes wird mit der Umschalteinrichtung 6 erreicht, die einen Umschaltkontakt 39f> des Relais 39 aufweist. Ist eine Anzeige im Meßbereich I gefordert, d. h. steht das Meßkriterium »Fühler in Wasser« an, so liegt die Steckbrücke 40, wie Fig. 1 zeigt, und es wird auf einen eingeprägten Strom l_Br umgeschaltet, der nur so groß ist, daß die Brückenausgangsspannung Ue_r im Meßbereich I liegt. Besteht das Meßkriterium »Fühler in Dampfatmosphäre«, so wird die Steckbrücke 40 entsprechend der gestrichelten Linie in F i g. 1 gelegt und beim Betätigen der Prüftaste 31 auf einen eingeprägten Strom l_Br umgeschaltet, der eine Brückenausgangsspannung L/er im Meldebereich Il bedingt. Die Anzeige des Meßsignals bei der Prüfung erfolgt im wesentlichen wie oben näher erläutert. Durch die unterschiedliche Stromeinprägung wird im Gegensatz zur bekannten Vorrichtung nicht nur die Melde- und Auswerteschaltung, sondern wegen der obengenannten Beziehung auch die Fühler überprüft. Damit erhält man eine Funktionsprüfung, die die Betriebssicherheit eindeutig gewährleistet.

Während der Prüfung kann es wegen der sprunghaften Veränderung der Brückenausgangsspannung Ubt insbesondere, wenn die Brückenspannung erniedrigt wird, zu einer Überhitzung des Widerstandes la kommen, da die Regeleinrichtung eine Spannungserniedrigung durch stärkeres Aufheizen der Brücke wieder auszugleichen sucht Diese Gefahr ist besonders dann gegeben, wenn sich die Widerstände la und \b normalerweise in Dampfatmosphäre befinden und bei der Prüfung das Meßkriterium »Fühler in Wasser« durch Spannungsemiedrigung angezeigt werden soll und wenn man dieses Prüfsignal sehr lange anstehen läßt

Um dieser Gefahr zu begegnen, ist in dem erfindungsgemäßen Niveauwächter der Analogwertspeicher 14 angeordnet, der Ober einen Ruhekontakt 39a mit der Additionsstufe 11 verbunden ist Bei Betätigung der Prüftaste 31 öffnet der Ruhekontakt 39a und trennt den Analogwertspeicher vom Signalgeber 11 für die Testzeit ab. Als Regelsignal wird nun dem Steuersatz des Wechselrichters 15 während der Testzeit das im Analogwertspeicher gespeicherte Signal zugeführt, das die Größe des Heizstromes vor der Prüfung bestimmte. Dieses Regelsignal bleibt während der Testzeit etwa konstant und eine Überheizung des Widerstandes la ist damit vermieden.

ίο Es wurde bereits angeführt, daß beim erfindungsgemäßen Niveauwächter eine externe Anzeige in einem »sicheren Kreis« vorgesehen ist, der während der Testzeit mittels des Ruhekontaktes 39c des Relais 39 aufgetrennt ist, um eine fehlerhafte, externe Meldung zu vermeiden. Um sicherzustellen, daß das bei der Prüfung erhaltene Meßsignal nicht vor dem öffnen des »sicheren Kreises« an der Signalstufe 9 ansteht, sind die Verzögerungsglieder 24, 37 und 38 angeordnet. Durch das Verzögerungsglied 24 wird die Vorderflanke eines

in Signals mit der Verzögerungs/eit Λ,., und Ate. Rüclcflanke mii der Verzögerungszeit /i_a* verzögert. Die Verzögerungsglieder 37 bzw. 38 verzögern lediglich die Rückflanke eines anstehenden Signals mit den Verzögerungszeiten hab bzw. tub- Die Wirkung dieser Bauteile der Auswertestufe 10 wird anhand der F i g. 3 erläutert, in der die Signale /κ,, h. in. /w und in über der Zeit t aufgetragen sind, die an den mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichneten Punkte bzw. Bauelemente der F i g. 1 anstehen.

Wird die Prüftaste 31 betätigt, so steht das Prüfsignal /μ während der gesamten Testzeit an. Das Prüfsignal /32 liegt unverzögert an einem Eingang des UND-Gatters

34 und am negierenden Eingang 35a des UND-Gatters und sperrt das UND-Gatter 35. Mit der Betätigung der Prüftaste 31 wird das Relais 39 mit dem Impuls /39 unverzögert erregt und der Ruhekontakt 39c öffnet den »sicheren Kreis« und der Umschaltkontakt 39b schaltet auf die für die Prüfung erforderliche Stromeinprägung um. Ein auf diese Weise ausgelöstes Meßsignal /29 steht um die Verzögerungszeit t_ia„ des Verzögerungsgliedes 24 verzögert am Eingsng 29 der Logik 30 an. Über das UND-Gatter 34, das beim vorliegenden Signalzustand durchschaltet, wird das Relais 9 mit dem Signal ^ um die Zeitspanne t\,„ verzögert erregt, die Arbeitskontakte 9b und 9a schließen, aber nur der Signalgeber 33 zeigt intern das Prüfsignal an. Durch die Verzögerung des Meßsignals /29 wird sichergestellt, daß der Arbeitskontakt 9b den »sicheren Kreis« erst dann schließt, wenn dieser mittels des Ruhekontaktes 39c bereits geöffnet ist.

Wird die Prüftaste 31 geöffnet, so wird mit der Rückflanke des Signals in auch das UND-Gatter 34 gesperrt und das Relais 9 fällt unverzögert ab und die Arbeitskontakte 9b und 9a öffnen unverzögert. An schließend fällt das Relais 39 um die Verzögerungszeit bjt, verzögen ab und der Ruhekontakt 39c schließt den »sicheren Kreis« wieder. Während dieser Zeit steht das Prüfsignal he am Eingang 29 der Logik 30 noch an und verschwindet erst nach der Verzögerungszeit /|_jn. Nun wird verzögert mit der Verzögerungszeit r^ des Gatter

35 mit der Rückflanke des Signals /35* wieder freigegeben und die Vorrichtung kann nun ein Meßsignal auch im externen »sicheren Kreis« wieder anzeigen. Mit diesem Zeitablauf bei Beendigung der Testzeit wird erreicht, daß das Relais 9 abfällt bevor der Ruhekontakt 39c den »sicheren Kreis« schließt und daß die Gatter 34 und 35 solange gesperrt sind, bis mit Sicherheit kein Prüfsignal an der Klemme 39 mehr

ansteht. Eine durch die Prüfung ausgelöste fehlerhafte Meldung im externen Kreis ist damit mit Sicherheit ausgeschlossen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Montage am Einsatzort bei gleichzeitiger Verbesserung der Betriebssicherheit wesentlich vereinfacht wird. Dabei ist hervorzuheben, daß die Anlage betriebssicher ist und trotz dieser Vorteile praktisch nicht verteuert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, mit einer mit Gleichstrom gespeisten Widerstandsbrücke, von der zwei Brükkenzweige im Behälterinneren angeordnet sind und einer dieser Brückenzweige elektrisch beheizt ist, mit einer binär anzeigenden Signalstufe und einem Stromregler für den Heizstrom des beheizten Brückenzweiges, die dem Ausgang der Widerstandsbrücke nachgeschaltet sind und einer Prüfeinrichtung zur Simulierung eines bestimmten Füllstandes, dadurch gekennzeichnet, daß