Einleitung

Im flüssigen Zustand nehmen Gase nur einen Bruchteil ihres gasförmigen Volumens ein: Sauerstoff z.B. nur den 830sten Teil. Deshalb werden bei größeren Verbrauchsmengen Gase, vorrangig Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Kohlendioxid im tiefkalt-flüssigen Zustand wirtschaftlich gespeichert und transportiert. Für die dazu erforderlichen Druckbehälter (Tanks), nachfolgend Kaltvergaser genannt, wurde ein universelles Füllstandsmeßsystem FMG1 entwickelt.

 

Messprinzip

Die Füllstandmessung basiert auf einer Differenzdruckmessung zwischen dem Druck an der tiefsten und der höchsten Stelle des Behälters (hydrostatischer Druck der Flüssigkeitssäule). Die Druckdifferenz ^p ergibt sich aus der Höhe h dieser Flüssigkeitssäule und der Dichte der Flüssigkeit. Die Dichte der Flüssigkeit ist wiederum abhängig vom Arbeitsdruck pü (bar) im Behälter. Der Arbeitsdruck pü (bar) wird deshalb als zusätzlicher Messwert mit in die Berechnungen einbezogen. Aus diesen Messwerten werden die Betriebsdaten: momentaner Füllstand, Vollmarke und Bestellmarke errechnet.
Diese Größen werden in den Maßeinheiten Normkubikmeter, Betriebskubikmeter (gasförmig) und Liter (flüssig) am Gerät angezeigt und wahlweise per Datenfernübertragung an eine Leitwarte oder den Gasversorger gesendet.

Vorteile zum heutigen Stand der Technik

Um den Behälterinhalt in einer Volumeneinheit (meist Betriebskubikmeter bei 1 bar und 15°C) anzeigen zu können, wurden bisher zur Messung des hydrostatischen Druckes (Flüssigkeitssäule) für jede Behälterhöhe spezielle Differenzdruckmanometer verwendet, die wiederum abhängig vom Innendurchmesser des Behälters unterschiedliche Skalen benötigen, d.h. bisher wurde für jeden Kaltvergasertyp ein spezielles Messgerät konfiguriert und gefertigt.
Der wesentliche Vorteil des beschriebenen Messgerätes FMG1 ist die Tatsache, dass die Größen zur Berechnung des Behälterinhaltes, wie Behältergeometrie (benetzter Innendurchmesser) und die Gasart (Dichte) nur einmalig über eine Tastatur einzugeben sind. Somit ist für alle in der Praxis vorkommenden Behältergrößen und Gasarten nur eine Geräteausführung erforderlich.

Hardware

Das Füllstandsmesssystem ist in ein robustes Gehäuse mit der Schutzart IP64 eingebaut. Die Spannungsversorgung erfolgt über 230V/AC. An der Vorderseite wird das Gerät zusätzlich von einem Deckel mit Sichtscheibe gegen Witterungseinflüsse geschützt.
Zur Bedienung wird der abschließbare Deckel geöffnet, so dass die Tastatur und Displayanzeige zugänglich sind. An der Unterseite des Gerätes befinden sich die beiden Druckeingänge zu dem eingebauten Differenzdrucksensor. Diese Eingänge werden über ein Dreispindelventil außen adaptiert. Außerdem können an der Unterseite des Gerätes über wetterfeste Schraubanschlüsse die Spannungsversorgung 230 V/AC und das Telefonkabel zur TAE-Dose (analog) angeschlossen werden.


Geräteintelligenz

Die Geräteintelligenz beinhaltet folgende Funktionen:

· Berechnung und Anzeige des Kaltvergaserinhaltes (Füllstandmessung auf Basis der Druckdifferenz)
· Messung und Anzeige des Arbeitsdruckes im Kaltvergaser
· Überwachung der Grenzwerte ABBLAS und LEER mit Signalausgabe per LED
· Berechnung und Anzeige von Füllstandmarke und Bestellmarke
· Editierung der Behälterdaten, Grenzwerte, Gasdaten und Gerätedaten
· Übertragung der Daten und Parameter per MODEM zur Schaltwarte / Gasversorger nach Anforderung
· Empfang der Parametereinstellungen per MODEM vom PC der Schaltwarte


PC-Software

Die werksinterne oder externe Vernetzung der Tanks erfolgt über eine analoge Telefonverbindung. Jeder Tank bzw. Gerät erhält eine separate Behälternummer. Der angeschlossene PC fragt in einem einstellbaren Zeitraster alle Tanks nach ihrem aktuellen Status ab. Am PC (werksintern oder beim Gasversorger) können somit, von jedem vorhandenen Kaltvergaser, der aktuelle Behälterinhalt, der Status der Voll- und Bestellmarke sowie die vorrausichtliche Dauer bis zur nächsten Bestellung (abgeleitet aus dem durchschnittlichen Verbrauch) entnommen werden. Die Geräteparametrierung kann entweder direkt per Tastatur am Gerät oder auch über den angeschlossenen PC durchgeführt werden. Dazu werden die Parameter menügeführt am PC eingegeben und anschließend an das jeweilige Gerät per integriertem MODEM übertragen. Durch die zyklische Abfrage der Geräte erfolgt gleichzeitig eine Systemüberwachung. Antwortet ein angesprochenes Gerät nicht, generiert der PC eine entsprechende Ausschrift für den Service.

Dipl. Ing (FH ) Holland - Nell