DE4232346A1 - Verfahren und Vorrichtung zum separaten Messen von Füllstandshöhen von Schlamm, Wasser, Öl, in den einzelnen Becken von Benzin-Öl-Abscheidern und zum Grenzwertüberwachen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Messen von Füllstandshöhen in Behältern von verschiedenen sich darin befindenden Medien unterschiedlicher Dichte, die unter Bildung von in ihrer Höhenlage veränderbaren Trennschichten übereinander geschichtet sein können, wobei auch von einem Meßgerät mit je einer Meßstelle in den verschiedenen Behältern, auf den Behälterboden bezogen, nacheinander die Grenzwerte von minimalen, laufenden und maximalen Trennschichtniveaus, von maximalen und minimalen Gesamtniveaus und die sichere Funktion der Meßeinrichtung selbst überwacht werden, insbesondere an Öl bzw. Treibstoffabscheidern.

Es sind bereits viele verschiedene Meßverfahren und Vorrichtungen bekannt zur Messung von Trennschichtniveaus, zwischen verschiedenen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte und zwischen Sedimentschichten und Flüssigkeiten und zum Messen der Gesamtfüllstände. Viele Verfahren eignen sich nicht zum Einsatz in explosiven Flüssigkeitsgemischen wie z. B. Benzin und Wasser. In der Praxis beschränkte man sich bisher auf die Überwachung eines kritischen minimalen Grenzwertniveaus einer Trennschicht z. B. durch Lotmessungen von Hand mit speziellen Schwimmern oder skalierten Stäben die mit Öl-Nachweisreagenzien behandelt sind. Auch elektrische Widerstandsmessungen an der Stelle des zu Überwachenden Niveau-Grenzwertes werden vorgenommen. Die Leitfähigkeitsänderung von Wasser zu Benzin wird dabei ausgenutzt. Wichtig ist dabei, daß kein Mineralöl an die tiefgezogene Abflußöffnung des Benzin-Öl-Abscheiders gelangen kann.

Auch festinstallierte, automatisch arbeitende kapazitäts-messende Tauchsonden werden verwendet. Diese gestatten, wenn auch ungenau, eine kontinuierliche Überwachung der Mineral-Öl-Wasser- Trennschichten, sind aber teuer und gestatten nicht gleichzeitig oder separat die Messung der Sedimentschichtniveaus. Dazu sind separate Meßeinrichtungen wie z. B. automatisch arbeitende Tauchlote nötig, die wiederum, auch wegen der Explosionsschutzvorschriften, aufwendig und teuer sind.

Eine Patentanmeldung DE-P 40 00 037 beschreibt die Verwendung von verschiedenen Trennschichten und Tauchschwimmern, die jeweils eine Lufteinperldüse tragen, welche durch eine diskontinuierliche und damit leitungslängenunabhängige Lufteinperl-Wasser-Gegendruck- Messung, die Wasser oder Ölüberdeckungshöhenmessung über diesen Schwimmern gestattet. Durch die Verwendung von Gas oder Luft als Meßmedium sind keine weiteren Maßnahmen zum Explosionsschutz nötig. Der Tauchschwimmer kann mit dem Meßmedium Luft zum Auf- oder Abtauchen gebracht werden. Als Zuleitung dafür dient ein elastischer, dünner Spiralschlauch, der mit dem entfernt stehenden Auswerte- und Steuergerät über eine dünne Luftleitung verbunden ist. Der Tauchschwimmer ist dabei als Servoschwimmer ausgebildet, der einem steuernden Pilot-Trennschicht-Schwimmer beim Auftauchen nur bis zur Trennschicht folgt und dort in der Schwebe bleibt. Der Tauchschwimmer kann auch durch Abtauchen die Sedimentschichten am Beckengrund in ihrer Dicke messen. Dazu wird er nach einem in der obenerwähnten Patentanmeldung beschriebenen Verfahren nach erfolgtem Abtauchen und vollständiger Entlüftung wieder so weit mit Luft gespeist, daß er kurz vor dem Auftauchen steht und dieser Zustand wie nachfolgend beschrieben auch detektiert werden kann. Der dabei gemessene Wassergegendruck innerhalb des getauchten Schwimmers entspricht der Wasserüberdeckungshöhe des Schwimmers und läßt im Auswertegerät durch Druckmessungen, aus der bekannten Behältergesamtfüllhöhe und der bekannten Schwimmerhöhe die Berechnung und Anzeige der Sedimenthöhe zu. Außerdem gestattet dieser Servoschwimmer, im unter die Trennschicht aufgetauchten Zustand die Messung und Anzeige der Ölüberdeckungshöhe. In einem weiteren Becken ist ein passiver Trennschichtschwimmer vorgesehen der innerhalb der Trennschicht schwimmt und die Ölüberdeckungshöhe zu messen gestattet.

Bisher festgestellte Nachteile der Verfahren wie sie oben beschrieben sind

Die Kombination "Schlammesschwimmer und Ölschicht-Dickenschwimmer" wird außer in speziellen Kombi-Abscheidern üblicherweise nicht verlangt, weil im Schlammabscheiderbecken sich niemals Öl sammeln kann und im Ölabscheiderbecken sich niemals Schlamm absetzen kann. Nur in Kombi-Becken kann der Einsatz des komplizierten Servoschwimmers sinnvoll sein.

Die dünne Schwimmer Luft- Zuleitung kann verstopfen, weil in ihr bei getauchtem Schwimmer Schmutz-Wasser hochsteigt. Für diesen Fall ist keine Messung der Niveaus und eine Überwachung der Abscheider-Anlage mehr möglich und es entsteht ein gefährlicher Zustand, weil kein Alarm den Bediener auf den Fehler hinweist. Außerdem können die Schwimmerzuleitungen ein Leck bekommen. In der obenerwähnten Patentanmeldung wird zwar die Möglichkeit einer Leckmessung der Schwimmerzuleitung zum Servoschwimmer erwähnt. Es wird aber nicht beschrieben wie diese funktioniert und ist im Verfahren und in den Ansprüchen auch nicht enthalten.

Eine Schlauch-Verstopfungserkennung der Schwimmerzuleitungen für die Passiv-Schwimmer ist gar nicht beschrieben und wird bisher nicht vorgenommen. Die Verstopfungserkennung für den Servo­ tauchschwimmer wird zusammen mit der Wasserausblasdetektion vor dem Auftauchen vorgenommen und ist somit nicht unabhängig von der Tauchtiefe und der Pumpenleistung.

Ebenso wird keine Pumpen-Funktionskontrolle vorgenommen, welche den zu einwandfreien Messungen und zum Schwimmerauftauchen nötigen Mindest-Pumpendruck und die nötige Pumpenfördermenge überwacht.

Eine Erkennung eines Sensorfehlers oder Sensorverstärker-Fehlers wird ebenfalls nicht vorgenommen.

Die Wasser-Leckage oder Wasser-Überfüllung der Abscheiderbecken selber wird ebenfalls nicht vom Schwimmer allein, bzw. durch nur eine einzige Luftmeßleitung allein pro Becken erkannt, sondern es ist noch eine weitere Luftmeßleitung zu einer feststehenden tiefen Ausperlstelle dazu nötig. Gerade die Wasser-Überfüllung durch Rückstau des Abflußwassers durch Abfluß-Verstopfung ist aber ein relativ zu den gesamten Störfällen gemessener oft vorkommender, gravierender Störfall, weil dabei das Öl, auch bei erst teilweise mit Öl gefüllten Abscheidern, in Fließgewässer gelangen kann. Eine wirtschaftliche Anwendung der Lufteinperlmeßverfahren läßt jedoch nur die Installation einer Meßstelle pro Abscheiderbecken zu.

Die Detektion des Beginns des Lufteintritts in den getauchten Schwimmer zur Vorbereitung der Schlammhöhenmessung wird im Verfahren, wie in der obenerwähnten Anmeldung beschrieben, durch eine laufende Druckmessung bei stetigem fortlaufenden Luft-Pumpen vorgenommen, wobei die unterschiedliche Viskosität von Wasser und Luft ausgenutzt und der dabei unterschiedlich sich einstellende Pumpendruck beim Auspressen von Wasser, bzw. Luft durch eine enge Leitung ausgewertet wird. Die Luftaustrittsstelle darf aber dabei keinen zu großen oder zu kleinen oder sich im Lauf der Zeit verändernden Durchmesser haben, damit diese "dynamische" Messung reproduzierbare Ergebnisse liefert. Außerdem muß die Pumpenleistung über die Lebensdauer konstant sein, was in der Praxis durch Alterung nicht gegeben ist.

Der komplizierte Servoschwimmer ist verschmutzungs- und beschädigungs-empfindlich und neigt im Betrieb zum Pendeln über und unter die Trennschicht, was ungenaue Meßergebnisse bringt.

Das Entstehen von Kondenswasser in den Luftleitungen des Meßgerätes kann die Messungen beeinflussen wenn es nicht regelmäßig entfernt wird. Dazu ist in der obenerwähnten Patentanmeldung keine sich automatisch vollziehende Maßnahme getroffen oder keine selbsttätige Kondensaterkennung mit Meldung derselben durchgeführt.

Aufgabe der neuen hier vorliegenden Erfindung ist es, das bisher beschriebene Meßverfahren wie in der obenerwähnten Anmeldung beschrieben zu vereinfachen, was den Installationsaufwand der Luftmeßleitungen für die einzelnen Abscheiderbecken und was die Inbetriebnahme betrifft. Das neue Verfahren soll die Genauigkeit der Meßergebnisse verbessern.

Vor allen Dingen wird eine Überwachung aller für die Öl- und Schlamm-Überwachung wichtigen, sicherheitsrelevanten Parameter der Abscheider-Becken und der Meßeinrichtung selber vorgenommen, so daß ein vollautomatischer, sicherer Betrieb der Überwachungseinrichtung möglich ist. Es wird vor allem auch die Überfüllung durch Wasserrückstau in den einzelnen Becken sicher erkannt und ein entsprechender Alarm gegeben.

Die Verbesserungen an der Überwachungseinrichtung werden im einzelnen wie folgt beschrieben

Siehe dazu auch die Zeichnungen Fig. 1 bis 5.

Fig. 1 eine Abscheideranlage mit Schlammabscheider, Öl- oder Benzin­ abscheider und ein Koaleszenzabscheider,

Fig. 2 ein Tauchschwimmer wie er im Schlammabscheider eingebaut ist,

Fig. 3 der Tauchschwimmer alleine in Front- und Aufsicht,

Fig. 4 der Trennschichtschwimmer wie er in dem Öl- oder Benzin-Abscheider und im Koaleszenzabscheider eingebaut ist, in Front- und Auf­ sicht,

Fig. 5 ein Ventilplan, der die pneumatischen Elemente und Verbindungen im Meßgerät zeigt.

Eine Begrenzung des jeweiligen Schwimmerhubes nach oben hin, Fig. 1 Anschlag 8, gestattet die Erkennung von Überfüllungszuständen an allen Abscheiderbecken.

Dazu ist an den senkrecht angeordneten Führungsstangen 12, oben ein Anschlag 8 angebracht, welcher die Schwimmer 11 und 16 nicht über einen bestimmten Pegel aufsteigen läßt, welcher dem maximal möglichen Pegel bei normaler Betriebsweise des Abscheiders plus einem Sicherheitszuschlag entspricht.

Bei Überfüllung des Abscheiders, z. B. durch Verstopfung des Abflusses 18, wird dadurch beim Erreichen des Schwimmeranschlages 8, die Wasser-, bzw. Ölüberdeckung des Schwimmers größer als die zulässige normale Überdeckung 23 am Tauchschwimmer bzw. 42 am Trennschichtschwimmer, durch Wasser, bzw. Öl, weshalb der Gegendruck an der Luftausperlstelle 19 bzw. 17 zunimmt. Die Überwachungsanlage gibt dann einen Alarm. Zur Unterscheidung der Alarmursache kann außerdem noch die Anstiegsgeschwindigkeit ausgewertet werden. Denn nur bei einem Rückstau und einem hohen Wasseranfall steigt der Wasser, bzw. Ölpegel schnell an.

Eine Begrenzung des Schwimmerhubes nach unten hin, Fig. 1 Anschlag 8 unten, gestattet die Erkennung von leckbedingten Entleerungszuständen an allen Abscheiderbecken.

Bei einem Leck des Abscheiders nimmt die Mindestwasser- bzw. Ölüberdeckung 23 bzw. 42 der Schwimmer ab, wenn der Schwimmer 11 bzw. 16, durch den Anschlag, dem Wasserspiegel, bzw. der Trennschicht Öl-Wasser, nicht mehr weiter nach unten folgen kann. (Dieser Anschlag-Punkt liegt unter dem minimal möglichen Normal­ wasser oder Trennschicht-Pegel, plus einem Sicherheitszuschlag.) Bei dem Tauchschwimmer an unterer Tauchposition im Schlammbecken und den Trennschichtschwimmern in den Ölabscheiderbecken kann das Abnehmen des Druckes im Normal-Überwachungs-Betrieb nicht vorkommen, weshalb dieser Fall sicher als Alarm erkannt wird.

Bei den Ölabscheiderbecken kann es zwar passieren, daß die Ölüberdeckung abnimmt wenn das Öl abgesaugt wird, das wird der Überwachungseinrichtung jedoch über einen speziellen Schalter mitgeteilt, was diese dann berücksichtigt. Nimmt also die Ölüberdeckung ohne Öl-Absaugen ab, dann kann ebenfalls sicher auf ein Leck des Beckens geschlossen und Alarm gegeben werden. Ein Leck an den beiden Ölabscheidebecken 2 und 3 führt immer auch zu einem Alarm, weil die Führungsstangen 12 der Schwimmer 16, ca. 5 cm unter der tiefsten Schwimmerposition, die bei höchstem zulässigen Ölniveau und damit tiefster Trennschicht - weil die Wasser-Öl Grenzlinie heruntersteigt - vom Schwimmer erreicht wird einen Anschlag für den Schwimmer haben, so daß der Schwimmer nicht weiter hinunter kann und dann bei durch Becken-Leck absteigendem Öl-Trennschicht-Niveau weniger Druck meldet, wobei aber die tatsächliche Öldicke im Becken gleich bleibt. Der abnehmende Öldruck kann aber ohne Wartung und Ölabsaugen nicht möglich sein, weshalb dann vom Meßgerät Alarm gegeben wird. Der dazu in der Steuerung befindliche laufende Ölhöhenvergleichs-Spitzen-Speicher wird also nur bei Wartung zurückgesetzt.

Wird also zwischen 2 Wartungsintervallen abnehmender Öldruck (Ölhöhe) registriert, dann wird Abscheider-Leckalarm gegeben, bevor das Öl durch die Abscheiderauslaßöffnung austreten kann.

Die Abfrage und der Vergleich mit dem Ölhöhenvergleichs-Spitzen- Speicher wird erst nach einer Mindestölhöhe von ca. 5 cm aktiviert. Ist noch kein Öl im Becken und es tritt ein Becken-Leck auf, so sinkt beim Erreichen des unteren Schwimmeranschlags die 5 cm Wasser-Überdeckung 42, der Schwimmer 16 was als "Schwimmer- Offsetfehler" erkannt wird und ebenfalls zum Leck-Alarm führt wie er z. B. bei einem Luft-Leitungsleck entsteht.

Die Detektion des Beginns des Lufteintritts in den getauchten Schwimmer wird in der neuen Patentanmeldung in anderer Weise wie bisher in der obenerwähnten Anmeldung vorgenommen, die es nun gestattet auch an innen verschmutzten Schläuchen oder an Schläuchen, die zwar verschmutzungsunempfindlich sind, aber dafür eine größere lichte Weite haben und bei unterschiedlicher Pumpenleistung eine sichere Detektion des Lufteintrittsbeginns in den Tauch-Schwimmer, zu bekommen bevor dieser auftaucht. Dazu wird die Pumpe nach kurzem Pumpen immer wieder abgestellt und dann der Wassergegendruck gemessen. Bei dem Verdrängen des Wassers aus dem Schlauch nach unten hin wird der Gegendruck von Mal zu Mal um einen bestimmten Betrag, der auch von der Pumpen-Laufdauer abhängt, immer größer. Erst wenn die Luft aus dem Schlauch in den Schwimmertopf des getauchten Schwimmers 25 eintritt wird der Druckanstieg zwischen zwei Pumpstößen deutlich geringer als zuvor sein, weil der Durchmesser das Topfes deutlich größer ist als der des Schlauchs und die Luft/Wassergrenzschicht 34 durch die Pumpstöße nun langsamer herunter gedrückt wird. Diese Meßmethode ist statisch, weil bei ruhender Pumpe vorgenommen und damit unempfindlich gegen Verschmutzung des Luftschlauches 10 und kann auch bei verschmutzungsunempfindlichen Luftschläuchen mit größerem Innendurchmesser durchgeführt werden, weil die Viskositätsdifferenz zwischen Wasser und Luft keine Rolle mehr spielt und ist auch unempfindlich gegen Pumpen­ leistungsschwankungen, gegenüber der Meßmethode wie in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben.

Eine besondere Luftleitungsführung innerhalb der Überwachungseinrichtung, der von der Pumpe kommenden Leitungen, in Form einer bis zum Geräteaustritt steigenden Verlegung und ein Magnetventil 3, 55 in Fig. 5, erlauben die sichere Ableitung von Kondenswasser aus den Luftschläuchen des Überwachungsgerätes, damit sich die Meßwerte durch die Wassersäulen des Kondenswassers innerhalb senkrecht verlaufender Schlauchabschnitte im Überwachungsgerät nicht verändern können. Immer bei der Messung des Umgebungsdruckes zur Erkennung des Sensor und Verstärker Offset Fehlers, ca. alle 10 bis 30 Minuten, wird automatisch über MV1 und MV3, ein sich im Kondensatbehälter 53 sammelndes Kondenswasser aus dem Überwachungsgerät am Ausgang 56 abgeleitet.

Die Überwachung des konstruktionsbedingten Mindest-Schwimmdruckes 23, gegeben durch die Kompression des Luftpolsters im Tauchschwimmer durch das Schwimmer-Eigengewicht und die Überwachung des Mindest-Abtauchdruckes der sich durch die Luftkompression beim Tauchen einstellt, nachdem das Abtauchen durch kurze Luft-Ablaßvorgänge eingeleitet wurde und die Luft in der Zuleitung dann eingesperrt wurde während der Schwimmer abtaucht, gestattet die volle Überwachung der senkrechten Bewegungen des Tauch-Schwimmers und auch die Leckerkennung in der Luftleitung zu diesem Schwimmer.

Der Mindest-Schwimmdruck 23 ist durch das Gewicht des Schwimmers und die entsprechende Kompression der Luft unterhalb des Schwimmerdeckels bis zum Ausperlfenster 31 gegeben, siehe Fig. 2. Wenn bei aufgetauchtem Schwimmer, nach dem Abstellen der Pumpe der Druck nicht konstant bleibt, bzw. steigt, weil der Schwimmer durch ein Luftleck nach dem Abstellen der Pumpe 58 und Einsperren der Luft in der Zuleitung und im Schwimmer von alleine abtaucht, weil der beim Abtauchen steigende Wassergegendruck die Luft in der Zuleitung komprimiert, dann wird Alarm gegeben.

Nach dem kontrollierten Abtauchen des Schwimmers 11 wie es zuvor beschrieben wurde und dem anschließenden Wasserausblasen, bzw. Lufteinblasen durch Luftpumpen muß der nach einiger Zeit gemessene Druck einen Mindestwert erreichen, welcher der geringsten Abtauchtiefe bei höchster Schlammhöhe, minus einen Sicherheitszuschlag entspricht. Ist das nicht der Fall liegt ein Leck der Luftleitung vor, weil sich der zum Wasserausblasen nötige statische Gegen-Druck gar nicht einstellen kann.

Eine Überwachung des konstruktionsbedingten Mindestwasserdruckes 42 über den Trennschichtschwimmern 16, auch wenn diese nicht mit Öl bedeckt sind, gestattet auch bei diesen Schwimmern die Leckerkennung in der Luftleitung. Dazu ist die Lufteinperlmeßstelle um einen vorgegebenen Abstand unterhalb des Trennschichtschwimmers befestigt, so daß immer mindestens der hydrostatische Druck entsprechend dieses Abstandes 42 zu messen ist.

Ein Trennschichtschwimmer ist ein Körper, der in einer Flüssigkeit, mit einem höherem spez. Gewicht als dem des Körpers, wenn er z. B. aus Vollmaterial gefertigt ist, schwimmt und in einer Flüssigkeit mit einem niederem spez. Gewicht sinkt und deshalb in der Trennschicht zwischen diesen beiden Flüssigkeiten verharrt, bzw. dieser beim Auf- und Absteigen folgt.

Siehe Fig. 1 und 4. Fällt nach dem Abstellen der Pumpe der Druck oder erreicht er gar nicht die der Mindest-Wasserüberdeckung entsprechende Höhe 42, dann liegt auch hier ein Leck vor und es wird Alarm gegeben. Auch wenn die gemessene Ölüberdeckung ohne die erfolgte Ölabsaugung, durch einen handbetätigten Schalter der Steuerung mitgeteilt, scheinbar für das Überwachungsgerät plötzlich niederer wird, liegt ein Leck vor und es wird Alarm gegeben. Zur Leckmessung wird der Druck ca. 5 sec nach dem Pumpenabstellen und dann nochmal nach ca. 20 sec gemessen. Liegt eine Differenz der beiden Meßwerte vor, die größer als ein vorgegebener oder ein "gelernter" Wert ist, wird Alarm gegeben.

Eine Überwachung des Differenzfließdruckes an der Drossel 51, die in Reihe zur Pumpe geschaltet ist, gestattet die Erkennung von Verstopfungen in den Leitungen aller Schwimmer. Wenn Luft strömt herrscht ein Differenzdruck. Siehe Fig. 5. Wenn keine Luft strömt entsteht kein Differenzdruck.

Dazu wird bei laufender Pumpe der Druck zuerst vor an Punkt 52 und dann gleich nach der Drossel an Punkt 50 gemessen. Wird eine Differenz festgestellt die unter einem vorgegebenen oder einem "gelernten" Wert liegt, wird Verstopfungsalarm gegeben.

Die Überwachung des Pumpen-Mindestdruckes zum Auftauchen des Tauchschwimmers gestattet die Erkennung von Pumpenfehlern. Dazu wird bei total entlüftetem Schwimmer 25 und Luftschlauch die Pumpe 58 eingeschaltet. Der Druck wird laufend gemessen. Erreicht er nicht einen vorgegebenen oder "gelernten" Wert, welcher in etwa der minimalen Tauchtiefe bei der max. Schlammhöhe minus einem Sicherheitszuschlag entspricht, dann ist die Pumpen-Leistung durch einen Defekt oder Alterung zu klein und es wird Alarm gegeben.

Die Überwachung des Verstärkungsfaktors des Sensorsignalverstärkers erlaubt auch ein Erkennen eines Fehlers in diesem Bereich des Steuergerätes. Dazu wird bei Erreichen des max. Pumpendruckes bei der Pumpenfehlerüberwachung, siehe oben, der reguläre max. erste Druck mit dem Druck verglichen der bei einer Erhöhung der Verstärkung des Sensorsignals um 10% zur selben Zeit gemessen wird. Ist der zweite Druckwert nicht um 10% höher, liegt ein Verstärkerfehler, durch z. B. durch Signal-Begrenzung, vor und es wird Alarm gegeben.

Die besondere Luftführung der Ausperlluft erlaubt bei den Trennschichtschwimmern 16 eine Selbstreinigung der Oberfläche. Siehe Fig. 1 und 4.

Dazu wird die Ausperlluft durch Bohrungen 40 im Schwimmer 16 und durch einen Kragen 41 unterhalb des Schwimmers, durch den Schwimmer zurück geleitet. Die dabei auftretende Vertikalbewegung des Wassers verhindert ein Absetzen von dicken Schmutzschichten auf den Schwimmer. Diese könnten die Schwimmfähigkeit beeinträchtigen. Der Tauchschwimmer 11 hat eine schräge Dachfläche, damit sich keine dicken Schmutzschichten ablagern. Die Schwimmer können an den senkrechten Führungsstangen 12 auf und ab steigen. Dazu sind die Schwimmer mit Gabeln 13 ausgerüstet, die reichlich Spiel zu den Führungsstangen 12 haben. Siehe Fig. 2, 3 und 4. Die Führungsgabeln erleichten die Montage und das Auswechseln der Schwimmer indem diese dazu seitlich gekippt werden.

Die Membran- oder Kolben-Luft-Pumpe 58 wird zur Erhöhung der Lebensdauer nur kurze Zeit ein- und längere Zeit ausgeschaltet. Bei Verwendung von Preßluft wird dabei durch den Unterbrechungsbetrieb Energie gespart.

Außerdem ist die Inbetriebnahme der Anlage sehr einfach, weil alle Neuparameter der Anlage von der mikrocomputergesteuerten Meßeinrichtung "im Lernbetrieb" einmal aufgenommen und abgespeichert werden und damit für die Zukunft ein Weglaufen der Parameter aus dem Toleranzband erkannt werden kann und zu einem dafür vorgesehenen Alarm-Signal führt. Dazu werden wie später beschrieben in 7 Lernschritten die Anlagenparameter automatisch von der Steuerung erfaßt.

Vom Meßgerät werden z. B. die Gesamtfüllhöhe 27 des "sauberen Schlamm-Beckens" beim "Lernen" erfaßt und für die Schlammhöhenmessung und die Becken-Leck- und Becken-Überfüllungs- Messung als Referenz gebildet.

(Die zulässige maximale Ölüberdeckung der Trennschicht- Meßschwimmer und damit die max. Ölhöhe in den Ölabscheiderbecken muß nach wie vor an der Steuerung von Hand eingestellt werden, weil sie von Abscheider zu Abscheider verschieden sein kann und im Lernbetrieb nicht erfaßbar ist, da beim Lernen bei der Inbetriebnahme ja kein Öl vorhanden ist).

Es gibt 3 Abscheiderbecken: 1 Schlammbecken 1 mit Schwimmer 11, 1 Ölabscheiderbecken 2 mit Schwimmer 16, 1 Koaleszenzbecken 3 mit Schwimmer 16. Schwimmer 11 und 16 sind immer vorhanden.

Wenn der zweite Schwimmer 16 nicht vorhanden ist wird durch herauslassen des Jumper 1, der Steuerung mitgeteilt, daß sie an Stelle dieses Zyklus eine dein Zyklus entsprechende gleichlange Pause machen soll.

Beschreibung der "Lernen Schritte"

(Lernen Schritt 1-7 werden nur zum "Lernen" der Konstanten der Anlage ausgeführt, wenn während des Netzeinschaltens der Schalter "Lernen" intern umgelegt ist.) Nach erfolgtem Lernen der 7 Schritte quittiert das Meßgerät durch einen Signalton und der Lernen Schalter kann zurückgesetzt werden auf "Betrieb."

Schritt 1 dient für die Auswerteeinheit zum "Lernen" des kleiner werdenden Druckanstieges und des Druckes Tdr 33, siehe Fig. 2, beim Ausblasen des Wassers aus dem Schlauch des Tauch-Schwimmers 11, vor dem Auftauchen während des Lerntests. Der Lernwert ist später wichtig zum Erkennen des richtigen Zeitpunktes zum Beenden des stoßweisen Pumpens nach dem Wasserausblasen und zum Druckmessen am noch abgetauchten Schwimmer 11 zur indirekten Schlammhöhenmessung. Siehe Fig. 2.

Schritt 2 dient für die Auswerteeinheit zum "Lernen" des Druckes 42 über den Trennschicht-Schwimmern 16, wenn kein Öl über den Schwimmern steht. Dieser Druck ist später wichtig zur Leckerkennung an den Schläuchen zu den Trennschicht-Schwimmern. Er entspricht der minimalen Wasserüberdeckung. (Schw. 2 Dr. und Schw. 3 Dr.).

Schritt 3 dient für die Auswerteeinheit zum "Lernen" des Druckes wenn der Schwimmer 11 aufgetaucht ist. Dieser Druck - Schw. 1 Dr. - ist später wichtig zur Erkennung der Verschmutzung am Schwimmer 11, wenn er also durch ein größeres Gewicht nicht mehr so weit auftaucht und der Meß-Druck durch die dann zunehmende Wasserüberdeckung ebenfalls zunimmt.

Schritt 4 dient der Auswerteeinheit zum " Lernen" des Druckes Tdr.max. an Schwimmer 11 wenn er ganz abgetaucht ist und kein Schlamm im Becken ist, also zum indirekten "Lernen " der Wasser­ normal-höhe 27 im Schlamm-Becken, die ja von Anlage zu Anlage unterschiedlich sein kann. Siehe Fig. 2.

Schritt 5 dient zum Lernen des unvermeidlichen kleinen Restleck- Druckabfalles ca. 40 sec nach Pumpe aus, bei aufgetauchtem Schw. 11.

Schritt 6 dient zum Lernen der Druckdifferenz an Drossel 51, wenn die Pumpe bläst und Schw. 11 aufgetaucht ist. Siehe Verstopfungskontrolle.

Schritt 7 dient zum Lernen der max. Druckspitze nach dem Pumpeneinschalten bei abgetauchtem Schw. 11 und hochgestiegenem Wasser in Schlauch zu diesem Schwimmer, wenn das Wasser nach unten verdrängt wird. Siehe oben beschrieben bei Pumpenkontrolle.

Schritt 8 dient zum Lernen der max. Druckspitze nach dem Abtauchen des Schwimmers 11, bei Abwesenheit von Schlamm, nach dem schrittweisen Entlüften durch schrittweises Öffnen und Schließen von Magnetventil 3 und dient als Referenzwert zur Abtauchkontrolle des Schwimmers 11.

Zum Absaugen des Schlammes und Öls muß die Steuerung - "Auswerteeinheit" - vorher mit einem Hand-Schalter 1 auf "WARTUNG" umgestellt werden. Damit bleibt der Schw. 11 oben und ist durch seinen stabilen "Garagendeckel" 9 vor Beschädigungen durch das Schlamm-Absaugrohr geschützt. Siehe Fig. 1 und 2. Die Schwimmer 16 sind ebenfalls durch einen Deckel gegen Beschädigungen von oben durch den Ölabsaugschlauch geschützt.

Die Deckel bzw. der Anschlag 8 auf den Führungen 12 hindern die 3 Schwimmer auch am Weiteraufsteigen bei Überfüllung der Becken. Dadurch kann die Überfüllung der einzelnen Becken vom Auswertegerät auch festgestellt werden, weil dann der "Auftauchdruck" am Schwimmer 11 und der Ölmeßdruck an den Schwimmern 16 steigt, bei den Schw. 16 über die zulässige Ölhöhe hinaus.

Die Schwimmer laufen alle an 2 seitlich neben den Schwimmern senkrecht verlaufenden Führungsstangen 12 auf und ab, damit sie nicht im Becken umherschwimmen oder den Spiralschlauch 10 verheddern, sondern nur auf und ab steigen. Über die ca. 10 mm dicken Edelstahl-Führungsstangen 12 laufen "Gabeln" 13 die an den Schwimmern befestigt sind und mit reichlich Spiel versehen sind und seitlich offen sind zum leichten montieren der Schwimmer durch Kippen. Die Schwimmer sind jeweils über einen eigenen 6 mm Pneumatikschlauch 10, der spiralig mit ca. 20 cm Durchmesser mit ca. 10-20 Windungen lose aufgewickelt ist und keine Zugkräfte auf den Schwimmer ausübt, und einen eigenen im Boden oder besser im Zulaufschacht verlegten Pneumatikschlauch 44, 45, 46 gleichen Durchmessers mit der Auswerteeinheit verbunden. Die Spiralschläuche 10 laufen zweckmäßigerweise innerhalb des Zwischenraumes der Führungsstangen 12.

Sollte der Luftschlauch an Schwimmer 11 mit der Zeit durch Teer verkleben, so wird das durch den Pumpen-Leistungs- und max. Drucktest festgestellt und ein Alarm gegeben, weil dann dieser Druck deutlich über den zugehörigen Lernwert ansteigt.

Weitere Bedingungen

Zum Meßbeginn, vor dem Abtauchenlassen des Schwimmers 11, auch beim Einschalten der Auswerteeinheit, soll diese immer zuerst die Becken-Überfüllung prüfen und wenn ok dann erst Schw. 11 abtauchen lassen damit im Überfüllungsfall durch Rückstau im Beckenabfluß kein Wasser in die Luftleitungen zum Meßgerät hin läuft, weil das Wasser bei Überfüllung dann höher steht als die im Becken- Zuleitungsschacht verlegten Luft-Leitungen.

Die Luft-Leitungen im Meßgerät von der Pumpe kommend sind wegen Kondensatableitung zur Drossel 51 hin steigend und nach der Drossel 51 zu den Meßgeräte-Ausgängen hin fallend verlegt. Ein Kondensat Puffer 53 mit ca. 5 ccm ist vor der Drossel 51 vorzusehen. Siehe Pneumatik-Plan Fig. 5.

Ölhöhenmessung

Ölhöhe ist der Druck nach Drossel 51 gemessen wenn die Pumpe 58, 20 sec aus ist, damit die Druckwerte bei langen Leitungen stationär sind, minus dem Druck der Wasserüberdeckung 42 des Ölmeßschwimmers.

Schlammhöhenmessung

Schlammhöhe S1h 29: ist die Wasserhöhe Wah 27 minus (dem Tauchdruck Tdr 33 plus der Schwimmerhöhe Schwh. 24)

Ventilfunktionen:

MV1 = Pumpe in Drossel 51 speisen, bzw. unbet. Luft in Pumpe einsperren und Luft in Schwimmerleitungen zu MV3 leiten.

MV2 = Drucksensor 48 auf die Meßstelle 50 nach der Drossel 51 umschalten. Unbetät. vor der Drossel 51 an Meßstelle 52 messen.

MV3 = Luft von Schwimmerleitungen und in den Schläuchen im Meßgerät enthaltenes Wasser in die Umgebung ablassen und den Umgebungsdruck messen. Bzw. wenn unbetät. die Luft aus Schwimmerleitungen einsperren.

MV4 = Schwimmer 11 an das Meßgerät anschalten. Unbetät. Schw. 16 in Öl- oder Schw. 16 in Koalesz. Abscheider anschalten, je nach MV5.

MV5 = Schwimmer 16 im Koaleszenz-Abscheider an das Meßgerät schalten. Unbetät. Schw. 16 im Ölabscheider anschalten. Siehe Fig. 5.

Claims (18)

1. Verfahren zum Messen von Füllstandshöhen von in Behältern befindlichen Medien, wobei die Füllstandshöhe über den mit der Füllstandshöhe sich ändernden hydrostatischen Druck mittels Lufteinperlmeßtechnik und einer an einem Schwimmer befestigten Einperlmeßstelle gemessen wird, insbesondere für Schlammabscheider und Benzin oder Ölabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung einer vorgebbaren Füllstandshöhe, der hydrostatische Druck der von einem Schwimmer getragenen Einperlmeßstelle, des ab einer vorgebbaren Höhe am Weiteraufsteigen oder Weiterabsinken gehinderten Schwimmers gemessen wird, und daß das Meßsignal zum Alarmgeben und oder Anzeigen verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zuführen von Luft zu einer innerhalb eines belüftbaren Hohlraums eines Schwimmers befindlichen Einperlmeßstelle, die in der Zuführung befindliche Flüssigkeit in Luftpumpintervallen verdrängt wird, daß jeweils in den Intervallpausen der sich einstellende Druck gemessen wird und mit dem jeweils in einer vorherigen Intervallpause gemessenen Druck verglichen wird und daß das Eintreten von Luft in den Hohlraum des Schwimmers durch Unterschreiten einer vorgebbaren Druckdifferenz erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu bestimmten Zeiten das sich in den Luftleitungen innerhalb des Meßgerätes angesammelte Kondensat automatisch mittels Magnetventilen abgelassen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Messung des konstruktionsbedingten hydrostatischen Mindest­ schwimmdruckes, gegeben durch die Befestigung der Einperlmeßstelle unterhalb eines Schwimmers und durch die Messung eines Mindest­ abtauchdruckes, gemessen an der Einperlmeßstelle innerhalb des Hohlraums eines belüft- und bewässerbaren Schwimmers, die Überwachung der senkrechten Bewegungen des dadurch gebildeten Tauch-Schwimmers und auch die Leckerkennung in der Luftzuleitung zu diesem Schwimmer vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Trennschichtschwimmer, durch Messung des konstruktionsbedingten Mindest-Flüssigkeitsdruckes über dem Trennschichtschwimmer, auch wenn dieser nicht mit einer Flüssigkeit mit einem niedrigerem spez. Gewicht als der Flüssigkeit auf der er schwimmt bedeckt ist, eine Leckerkennung der Luftleitung zu diesem Schwimmer erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in einem Ölabscheiderbecken befindlichen Trennschichtschwimmer dieser oberhalb einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Austrittsöffnung, für die vom Öl abgeschiedene Flüssigkeit am Weiterabsinken gehindert wird, und daß der gemessene hydrostatische Druck an der Einperlstelle unter diesem Trennschichtschwimmer auf ein Verkleinern des Meßwertes überwacht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Luftzuleitung der Schwimmer, der Differenzfließdruck gemessen und überwacht wird, und daß bei Unterschreiten eines vorgebbaren Wertes ein Fehlfunktionssignal gegeben wird, was z. B. eine Leitungsverstopfung anzeigt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zum Verdrängen der Flüssigkeit aus der Zuführung gemessen und überwacht wird und daß bei Überschreitung einer vorgebbaren Zeit ein Signal gegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anhebung des Sensorsignalverstärkungsfaktors und durch den Vergleich mit dem ursprünglich verstärkten Signal eine Verstärkungs-Bereichsüberschreitung oder ein Sensorsignalfehler erkannt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Anlageninbetriebnahme auf Lernbetrieb umgeschaltet wird und alle wichtigen Anlagenparameter von der Überwachungseinrichtung automatisch mit einzelnen Lernschritten erfaßt und gespeichert und im späteren Überwachungsbetrieb als Referenzparameter dienen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Schwimmerhübe in den Abscheiderbecken am oberen und am unteren Ende der Schwimmerführungen jeweils ein Anschlag angebracht ist und daß die Schwimmer an Führungsstangen auf und ablaufen und daß sich die Luftzufuhrschläuche innerhalb der Führungsstangen auf und ab bewegen können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Überwachungsanlage befindlicher Ölhöhen- Spitzenwertspeicher nur beim Ölabsaugen zurückgesetzt wird, und daß dieser Speicher als Referenzwert zum Erkennen von Lecks in den Abscheiderbecken dient.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen des Differenzfließdruckes in den Schwimmerzuleitungen dazu eine Drossel verwendet wird, und daß der Druck vor und hinter der Drossel beim Pumpen gemessen wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die besondere Luftführung durch die Öffnungen in den Trennschichtschwimmern, diese an der Oberfläche vor starker Verschmutzung geschützt werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zeitweilige Abschaltung der Pumpe und das Einsperren der Luft in den Leitungen die Lebensdauer der Pumpe verlängert wird und das Eindringen von Schmutz oder Öl in die Trennschichtschwimmer-Luftleitungen verhindert wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsanlage von einem Mikrocomputer gesteuert wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer durch einen Schutzdeckel vor Beschädigungen von oben durch den Wartungsschacht geschützt sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einperlmeßstelle ein vorgebbares Maß, zweckmäßigerweise ca. 5% der Gesamtmeßhöhe, unter der Flüssigkeits-Schwimmlinie des Trennschichtschwimmers angebracht ist, damit eine Leckerkennung der Zuleitung möglich ist.