DE3330981A1

DE3330981A1 - Verfahren zur niveauerkennung von elektrisch leitfaehigen fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3330981A1
Application number: DE19833330981
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing.(grad.) 2805 Stuhr Schittek
Original assignee: Schittek Margarete 2805 Stuhr
Current assignee: Gestra AG
Priority date: 1983-08-27
Filing date: 1983-08-27
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE3330981C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niveauerkennung von
elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten in einem als Gegenelektrode wirkenden Behälter mit einer den Behälter flüssigkeits- und druckdicht durchdringenden und gegen den behälter isolierten Stabelc-ktrode mit 5elbstüberwachung, deren Signale her einen Verstärker ausgewertet werden.
Bei den bekannten einfachen Stabelektroden zur Niveauerkennung wird bekanntlich der elektrische Widerstand zwischen Stabelektrode und Behälterwandung gemessen. Als Isolierkürper gegenüber der Behälterwanoung werden für die btabelektroden hauptsächlich Hülsen aus Keramik oder Porzellan verwendet, die bei entsprechenden Ahmessungen für eine ausreichende Kriechstrecke zwischen der Stabelektrode und der Behälterwandung Sorge tragen. Diese bekannten Elektroden haben zwar einen einfachen Aufbau,aber den Nachteil, daß der Isolationswiderstand durch Ablagerungen kleiner werden kann als der Widerstand der leitfähigen Flüssigkeit im Uehälter.
Hierdurch werden falsche Signale verursachtodie Fehlschaltungen zur Folge haben. Eine Unterscheidung zwischen Falschsignal und echtern Nivesusignal ist dann nicht möglich. Außerdem muß bei diesen Sonden die Empfindlichkeit des Verstärkers zur Anpassung an unterschiedliche Leitfähigkeiten der Flüssigkeit einstellbar sein, Eine automatische Überwachung des Isolationswiderstandes am Isolierkörper ist ebenfalls nicht möglich.
Diese bekannten Stabelektroden lassen sich daher wegen ihrer betriebsunsicheren Prbeitsweise nur dort einsetzen, wo keine hohen Anforderungen zu erfüllen sind.
Bei einer bekannten Weiterbildung dieser einfachen Stabelektrode wurde zur Vermeidung der geschilderten Nachteile eine zweite Elektrode als Kompensatinnselektrode vorgesehen, welche die Stabelektrode im Isolatinnsbereich vorzugsweise als Rohrkörper umgibt, und die gemeinsam mit der Stabelel<trode zur Selbstüberwachung der Isolation mit einem auf Widers ta ndsänd erung en ansprechendem Schaltglied o.dgl. verbunden ist.
Durch diese Maßnahme ist die Niveauerkennung weitgehend unabhängig vom Isolationswiderstand am Isolierkörper, der sich hierdurch elektrisch überwachen läßt. Auch ist bei Verwendung der Kampensationselektrode keine Empfindlichkeitseinstellung des Verstär- kers zur Anpassung an unterschiedliche Leitfähigkeiten der Behälterflüssigkeit mehr erforderlich.
Mit dieser bekannten Stabelektrode sind zwar die vorher schilderten Nachteile der einfachen Stabelektrode beseitigt, jedoch ließ sich die vorteilhafte Funktionsweise nur mit einem komplizierten Aufbau der Stabelektrode mit Kompensationselektrode erreichen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,.ein Verfahren zur Niveauerkennung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten zu entwickeln, mit welchemfsich die Vorteile der zuletzt beschriebenen komplizierten Hompensatl.onselektrade mit dem einfachen mechanischen Aufbau der zuerst beschriebenen Stabelektrode.erzielen lassen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird nun darin gesehen, daß man, wenn der Strom nur über den ohmschen Widerstand der Isolation fließt, die sich hierbei ergebende Proportiona'ität von Strom und Spannung in einer Schaltung als Ausgangsstynal für die Position - Elektrode ausgetaucht - auswertet und wecn der Strom parallel zum ohmschen Widerstand der Isolation noch zusätzlich durch den nichtohmschen Widerstand des Elektrolyten fließt, die sich hierbei in folge der PolarisatiSnen an der Stabelektrode ergebende Unpropcrtionalität von Strom und Spannung in der Schaltung als Ausgangssignal für die Position - Elektrode eingetaucht - auswertet.
Mit dem vorgeschlagenen Meßverfahren sind die Nachteile.
der bekannten Niveauelektroden beseitigt. Es kann nunmehr mit einer einfach aufgebauten Stabelektrode nicht nur eine einwandfreie Niveauerkennung durchgeführt werden, sondern es ist ohne zusätzliche komplizierte Maßnahmen auch die Uberwachung der Elektrodenisolation gegeben, so daB im Störfall, wenn z.B. durch leitende Ablagerungen der Isolationswiderstand erheblich kleiner wird, Warnsignale abgegeben werden.
Damit mögliche, im großen Bereich erfolgende änderungen im Wert des Isolationswiderstandes ohne Auswirkung auf die Niveauerkennung bleiben, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von den bei jedem Polwechsel zusammenbrechenden und wieder neu erzeugten Polarisationen nur die Polarisationsspitzen in der Schaltung ausgewertet, so daB der von einem Anfangswert in kurzer Zeit auf einen fast konstanten niedrigen Endwert abfallende Strom auf die Erkennung ohne Einfluß bleibt. Erst bei Unterschreiten eines eingestellten Grenzwertes wird ei.n Stürsignal abgegeben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach dem Verfahren arbeitenden 2'iveauelektrode schalusch,emstisch dargestellt.
In einem z.H-. geschlossenen Behälter 1 in dem sich eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit (Elektrolyt) 2 befindet, ist zur Niveauerfassung eine Stabelektrode 3 angecrdnet, welche die Oehälterwandung flüssigkeits- und druckdicht durchdringt und welche durch eine Isolation 4 gegen die Behalterwandung elektrisch abgeschirmt ist.
Durch die angelegte Wechselspannung u fließt ein Strom i über den Isolationswiderstand Ri und bei eingetauchter Elektrode 3 zusätzlich parallel dazu über den Elektrolytwiderstand Re. Zur Auswertung der Meßgrößen von Strom Mi und Spannung Mu ist eine Schaltung 5 vorgesehen, deren Ausgangssignal Mp einem Vergleicher 6 zugeführt wird, der je nachdem ob sich Strom und Spannung proportional oder dispropotional-verhalten einen nullwert (ausgetauchte Elektrode) oder ein Niveausignal (eingetauchte Elektrode) 7 abgibt.
Ein Sollwertgeber 8 gibt hierbei eine bestimmte MirdestgrUße der Diaproportionalität vor.
Bei defekter Isolation 4 und kleiner werdendem Isolationswiderstand Ri wird über einen zweiten Vergleicher 9 ein Warneig nal 10 erzeuot, sofern der Meßwert des Stromes Mi den von einem Sollwertgeber 11 gesetzten Erenzwert überschreitet.
Der Isolationswiderstand Ri ist im wesentlichen ein ohmscher Widerstand/ während der Elektrolytwiderstand Re aufgrund der Polarisationen an den Elektroden ein nichtohmscher Widerstand ist. Bei eingetauchter Elektrode fließt somit parallel zum Isolationswiderstand Ri auch noch ein Strom über den nichtohmschen Widerstand Re, was zur Disproportionalität führt. Das Niveausignal ist somit nur vom Grad der Disproportionalitit zwischen Strom und Spannung abhängig, die durch die Polarisationen an den Elektroden im Elektrolyten erzeugt werden.
Um Fehler in der Niveatierkennung durch in weitem Bereich erfolgende Änderungen des Wideretabdsuertes der Isolation zu vermeiden, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nur die Polarisationsspitzen der bei jedem Polwechsel zusammenbrechenden und wieder neu erzeugten Polarisationen ausgewertet.
- L e e r s e i t e -

Claims

Verfahren zur Niveauerkennung vun elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten P a t e n t a n s p r ü c h e (9 Verfahren zur Niveauerkennung von mit einer Wechselspannung beauSschlagten elektrisch leitfähigen Flussi.gkeiten (Elektrolyten) in einem als Gegenelektrode wirkenden Behälter mit einer den Behälter flüssigkeits- und druckdicht durchdringenden und yegen den Behälter elektrisch isolierten Stabelektrode mit Selbstüberwachung, deren Signale ueber eine Schaltung ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet1 daß man a) wenn der Strom (i) nur über den ohmschen Widerstand (Ri) der Isolation fließt, die sich hierbei ergebende Proportionalität von Strom (i) und Spannung (u) in einer Schaltung (5) als Ausgangssignal (Mp) für die Position - Elektrode ausgetaucht -auswertet, b) wenn der Strom (i) parallel zum ohmschen Widerstand (Ri) der Isolation () noch zusätzlich durch den nichtohmschen Widerstand (Re) des Elektrolyten fließt, die sich hierbei infolge der Polarisationen an der Stabelektrode (3) ergebende Unproportionalität von Strom (i) und Spannung (u) in der Schaltung (5) als Ausgangssignal (Mp) für die Position - Elektrode eingetaucht - auswertet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung einer bestimmten, durch einen Sollwertgeber (8) vorgegebenen Mindestgröße in der Abweichung von der Proportionalität das Ausgangssignal (Mp) über einen Vergleicher (S) das NiveasX signal - Elektrode eingetaucht - bildet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß man von den bei erngetauchter Elektrode (3) bei jedem Polwechsel zusammenbrechenden und wieder nEu erzeugten Pola- risationen nur die Polarisationsspitzen für die Niveauerkennung auswertet.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (5) so ausgelegt ist, daß sie die bei abnehmendem Isolationswiderstand (Ri) sich ergebenden Werte der Meßgrößen von Spannung (Mu) und Strom (Mi) a) nicht mehr verwertet und b) die Werte der Meßgrößen von Spannung (Mu) und Strom (Mi) über einen zweiten Vergleicher (9) in ein Störfall anzeigendes Warnsignal umgewandelt werden, wenn der Meßwert des Stromes (Mi) den durch einen zweiten Sollwertgeber (:1)vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schaltung (5) zugeführten proportionalen Meßgrößen von Strom (Mi) und Spannen3 (Mu) ein Ausgangssignal mit dem Wert Null (ausgetauchte Elektrode) liefern.