Wie wählt man ein Füllstandrelais für industrielle Tanks aus?

Kernanforderungen für die Auswahl eines Füllstandrelais

Abstimmung der Funktionalität auf die Tanksteuerungsziele: Befüllen, Entleeren, Halten, Alarmieren oder Pumpenschutz

Bei der Auswahl eines Füllstandrelais beginnen Sie mit der Klärung, was der Behälter tatsächlich tun soll: befüllt werden, entleert werden, einen bestimmten Füllstand halten, Alarm auslösen oder Pumpen schützen. Für Befüllaufgaben schalten die meisten Relais die Pumpe ein, sobald der Flüssigkeitsstand unter eine bestimmte Marke fällt. Entleerungssysteme funktionieren anders: Sie starten normalerweise einen Leerlaufvorgang, wenn der Pegel zu hoch steigt. Die Haltefunktion hält den Füllstand zwischen zwei Punkten konstant und ist nützlich bei Anwendungen wie dem Dosieren von Chemikalien, bei denen Präzision wichtig ist. Alarme dienen dazu, Personen zu warnen, wenn kritische Füllstände erreicht sind – egal ob zu hoch oder zu niedrig – und verhindern so Katastrophen wie Überschwemmungen oder trocken laufende Geräte. Der Pumpenschutz ist ebenfalls sehr wichtig. Laut einer Studie aus dem vergangenen Jahr gehen etwa drei Viertel aller Pumpenschäden auf falsche Füllstandregelung zurück. Achten Sie darauf, den richtigen Ausgabetyp für die jeweilige Aufgabe zu wählen: SPDT eignet sich gut zur Pumpensteuerung, während DPDT besser für die Steuerung von Ventilen geeignet ist. Und vergessen Sie nicht zu prüfen, ob das Gerät kompatibel ist mit der jeweiligen Schaltlogik, die für die Anwendung sinnvoll ist.

Sicherheitskritische Logikanforderungen: Fehlersichere Auslegung, Anti-Jagd-Verzögerungen und positive Sicherheitslogik

Wenn mit Systemen gearbeitet wird, bei denen Sicherheit oberste Priorität hat, muss die Relaislogik darauf ausgerichtet sein, alles intakt zu halten. Ausfallsichere Konstruktionen funktionieren dadurch, dass sie im Fehlerfall die Stromzufuhr unterbrechen und Pumpen oder Ventile in ihre sicherste Position zurückbringen. Dies ist besonders wichtig beim Umgang mit gefährlichen Flüssigkeiten. Anti-Hunting-Verzögerungen, die normalerweise zwischen 5 und 30 Sekunden liegen, verhindern das ständige Umschalten, das auftritt, wenn Füllstände nahe der Sollwerte schwanken. Diese Verzögerungen reduzieren den Verschleiß an Maschinen und verlängern tatsächlich die Lebensdauer von Motoren. Bei positiver Sicherheitslogik wird die Ausrüstung sofort abgeschaltet, wenn ein Problem wie ein defekter Sensor auftritt, um Schäden zu vermeiden. Lagerstätten für Brennstoffe und andere gefährliche Materialien erhalten zusätzlichen Schutz durch die Verwendung von 2-Draht-Schaltkreisen statt 3-Draht-Schaltkreisen, da dies hilft, falsche Messwerte zu erkennen, bevor sie Probleme verursachen. Die Einhaltung von Normen wie IEC 61508 trägt wesentlich zur Unfallverhütung bei. Der neueste Safety Systems Report zeigt, dass das Weglassen dieser grundlegenden Schutzmaßnahmen das Risiko um etwa 40 % erhöht. Für einfachere Reparaturen und Wartung in Zukunft sollten Relais gewählt werden, die Statusanzeigen enthalten, um den Betriebszustand anzuzeigen, sowie manuelle Bedienelemente, damit Techniker bei Bedarf eingreifen können.

Flüssigkeitseigenschaften und Sensorkompatibilität für zuverlässigen Betrieb

Leitfähigkeitsgrenzwerte: Warum die Flüssigkeitsleitfähigkeit die Eignung des Füllstandrelais bestimmt

Wie gut ein Flüssigkeitsstandrelais funktioniert, hängt im Wesentlichen von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ab. Die meisten resistiven Sensoren benötigen eine gewisse elektrische Leitfähigkeit, üblicherweise zwischen 1 und 20 Mikrosiemens pro Zentimeter, um einen geeigneten Stromkreis zwischen den eingetauchten Sonden zu bilden. Deshalb eignen sich leitfähige Medien wie industrielle Abwässer oder saure Lösungen in der Regel gut für diese Art von Anordnung. Umgekehrt weisen Substanzen wie ultrareines Wasser, verschiedene Öle und die meisten Lösungsmittel Leitfähigkeiten unter 5 Mikrosiemens auf, weshalb sie mit herkömmlichen resistiven Systemen nicht kompatibel sind. Bei solchen nichtleitenden Stoffen greifen Ingenieure typischerweise auf alternative Lösungen wie kapazitive Sensoren oder Ultraschalltechnologie zurück. Diese Alternativen können den Füllstand präzise erfassen, ohne dass eine elektrische Leitung erforderlich ist, und bieten somit eine Lösung für Anwendungen, bei denen traditionelle Methoden einfach nicht ausreichen.

Herausforderungen bei medien mit geringer Leitfähigkeit oder neigung zur Beschichtung: Wenn resistive Sensoren versagen

Wenn Flüssigkeiten eine Leitfähigkeit unterhalb von 1 Mikrosiemens pro Zentimeter aufweisen, leiten sie einfach nicht genügend Strom, damit Widerstandssensoren ordnungsgemäß funktionieren. Das bedeutet, dass die Sensoren selbst dann gefährlich niedrige Füllstände anzeigen können, wenn die Tanks vollständig gefüllt sind. Das Problem verschärft sich bei dicken oder klebrigen Substanzen wie Sirup, Schlamm oder industriellen Klebstoffen. Diese Materialien neigen dazu, sich im Laufe der Zeit an den Sensoren anzulagern und bilden eine isolierende Schicht, die Signale blockiert. Molkereibetriebe kennen dieses Problem nur zu gut, da nach jüngsten Branchenberichten ihre Tanks etwa 34 Prozent mehr Sensorprobleme aufgrund von an Geräten anhaftenden Proteinen verzeichnen. Für Anwendungen unter diesen anspruchsvollen Bedingungen ist der Wechsel zu berührungslosen Lösungen sinnvoll. Kapazitive und ultraschallbasierte Systeme vermeiden direkten Kontakt mit Elektroden vollständig, wodurch der Reinigungsaufwand sinkt und die Messgenauigkeit auch in schwierigen Umgebungen erhalten bleibt.

Elektrische, umweltbezogene und mechanische Integrationsaspekte

Leistungs-, Schnittstellen- und Gehäuseanforderungen: Spannungsangaben, PLC-Kompatibilität und IP/NEMA-Schutzarten

Bei der Hinzufügung eines Füllstandrelais zu einem beliebigen System müssen mehrere zentrale Aspekte sorgfältig berücksichtigt werden, darunter elektrische Anforderungen, Umweltbedingungen und mechanische Gegebenheiten. Die Spannungsangabe muss mit der tatsächlich verfügbaren Stromquelle übereinstimmen. Die meisten Installationen funktionieren gut mit einer Versorgungsspannung von entweder 24 Volt Gleichstrom oder 120 Volt Wechselstrom, doch eine falsche Auswahl kann langfristig zu zahlreichen Problemen führen. Automatisierte Anlagen sollten prüfen, ob ihre SPS-Geräte (Speicherprogrammierbare Steuerungen) mit dem installierten Relais kommunizieren können. Es empfiehlt sich, Modelle mit potentialfreien Kontakten oder solche mit standardmäßigen analogen Signalen wie 4 bis 20 Milliampere zu wählen, damit eine reibungslose Verbindung zu bestehenden Schaltschränken gewährleistet ist. Auch der Schutz vor rauen Umgebungsbedingungen ist wichtig. Gehäuse mit mindestens IP65-Zertifizierung oder entsprechend der NEMA-4X-Norm schützen vor Staub, Wasser und Chemikalien und bewahren so die Komponenten in im Freien oder in industriellen Umgebungen befindlichen Tanks vor Beschädigungen. Hitze ist ein weiterer oft übersehener Faktor. Bauteile beginnen sich bei ständiger Belastung durch hohe Temperaturen über 50 Grad Celsius (ca. 122 Grad Fahrenheit) schneller abzubauen. In Bereichen, in denen Korrosion auftreten könnte, ist die Verwendung von Edelstahl oder robusten Polycarbonat-Gehäusen sinnvoll, um eine dauerhafte Leistungsfähigkeit sicherzustellen.

Auswahl zwischen Schlüsselmodellen: 72.01 vs. 72.11 Flüssigkeitsstandrelais

Die Entscheidung zwischen Modell 72.01 und 72.11 hängt davon ab, welche Art von Aufgaben im System ausgeführt werden müssen. Modell 72.01 eignet sich hervorragend für einfache Befüll- und Entleerungsvorgänge, bei denen die Flüssigkeit eine gute Leitfähigkeit aufweist. Die Einrichtung ist ebenfalls unkompliziert und macht es zu einer kostengünstigen Lösung für viele Standardanwendungen. Modell 72.11 hingegen bewältigt anspruchsvollere Aufgaben, insbesondere bei Flüssigkeiten mit einer Leitfähigkeit unter 5 Mikrosiemens pro Zentimeter. Diese Version verfügt über Funktionen wie einstellbare Reaktionsparameter, integrierte Sicherheitsprotokolle und Pumpenschutzfunktionen, die in kritischen industriellen Umgebungen, in denen Zuverlässigkeit entscheidend ist, den entscheidenden Unterschied ausmachen.

Wählen Sie das Modell 72.11 für volatile oder risikoreiche Umgebungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen, während das Modell 72.01 für die routinemäßige Überwachung in stabilen, nicht-kritischen Umgebungen geeignet bleibt. Prüfen Sie stets die Gerätefunktionen anhand der Eigenschaften Ihrer Flüssigkeiten und Ihrer Steuerungsziele.