Hydrostatische Füllstandssensoren werden sehr häufig in Anwendungen im Freien installiert, hauptsächlich in der Wasser- und Abwasserindustrie, wo offene Gewässer, Tiefbrunnen oder Bohrlöcher überwacht werden. Eine gute Erdung ist bei der Installation von hydrostatischen Füllstandssensoren daher von großer Bedeutung, da keine oder eine unzureichende Erdung zur Zerstörung oder Beschädigung der Pegelsonde führen kann.
Häufige Ausfälle bei unsachgemäßer Erdung
Pegelsonden werden beim Einsatz im Freien durch Kabel mit dem Leitsystem verbunden bzw. werden an lokale telemetrische Systeme angeschlossen. Diese Kabel verhalten sich wie Antennen und leiten elektromagnetische oder athmosphärische Spannungsspitzen durch die Leiter zum Sensor, was eine Überlastung der Elektronik verursacht und somit zum vorzeitigen Ausfall führt. Das zu messende Medium selbst speichert ebenso Energie, vergleichbar mit einem Kondensator. Dies wird durch Blitzeinschläge, Überspannungsspitzen oder einfach durch statische Elektrizität verursacht. Ist keine ausreichend niederohmige Erdimpedanz für den hydrostatischen Füllstandssensor vorhanden, kann das zu Überspannungen führen, die durch die Elektronik „blitzen“ und eine Überlastung der Elektronik und Ausbrennen zur Folge haben können.
Selbst wenn der Spannungsunterschied zu niedrig sein sollte um eine Überlastung der Elektronik zu verursachen, können elektrolytische Vorgänge bedingt durch das Potenzial des Spannungsunterschiedes die Folge sein. Bei Langzeitanwendungen verursachen diese elektrolytischen Vorgänge ein „Wegfressen“ des Metallgehäuses der Pegelsonde. Elektrolytische Lochfraßkorrosion bildet sich im Material und bringen die Membrane bzw. das Gehäuse zum Perforieren, was letztendlich zum vorzeitigen Ausfall des hydrostatischen Füllstandssensors führt. Dies könnte fälschlicherweise für chemische Korrosion gehalten werden, ist jedoch verursacht durch den Unterschied des Spannungspotenzials zwischen Sensor und der umgebenden Flüssigkeit. Ohne gute Erdung wird der Sensor zur Opferanode und somit zwangsläufig „weggefressen“.
Wie man einen hydrostatischen Füllstandssensor richtig erdet und schützt
WIKA Pegelsonden sind optional mit integriertem Blitzschutz erhältlich, welcher die gefährlichen Unterschiede im Spannungspotenzial zwischen der Elektronik, der Verkabelung und dem Transmittergehäuse ausgleicht und schädliche Spannungen in die Erde leitet, noch bevor diese der internen Schaltung schaden können. Sollte die Erdung für den Sensor jedoch unzureichend sein, kann die Spannung nirgendwohin ausweichen außer in die Elektronik oder den Körper des Sensors, und verursacht einen vorzeitigen Ausfall.
Im Falle von Metall- oder Kunststofftanks sollten alle isolierten metallischen Teile gemeinsam mit der Erde verbunden sein, welche einen Widerstand von <100 Ohm vorweist. Bei der Anwendung auf Schiffen, wo eigentlich immer Metalltanks vorhanden sind, sollten alle unterschiedlichen Erdungspotenziale während des Andockens mit dem Haupterdungspunkt verbunden sein.
In Seen und Wasserreservoirs ist es eventuell schwer eine niederohmige Verbindung zu erreichen, jedoch zahlt sich die Mühe aus, da sie die Elektronik der Pegelsonde vor Ausfall schützt. Bei künstlichen Konstruktionen oder Gesteinsformationen erreichen selbst lange, in den Boden eingelassene Kupferspitzen oftmals keinen ausreichend niedrigen Widerstand zur Erde, sodass Erdungsgitter im Boden eingesetzt werden sollten, um angemessenen Widerstand zur Erde zu gewährleisten.
Die Erdung von hydrostatischen Füllstandssensoren ist eine Grundvoraussetzung für den zuverlässigen Betrieb von Pegelsonden, vor allem bei Anwendungen im Freien, wo Überspannungsspitzen aufgrund von Blitzeinschlägen regelmäßig auftreten können. Nicht ausreichende Erdung kann zum Ausfall des Füllstandssensors führen.
Hinweis
Weitere Informationen zu Pegelsonden finden Sie auf unserer WIKA-Webseite. Sie möchten Pegelsonden kaufen? In unserem WIKA Online-Shop finden Sie einige unserer Standard-Ausführungen.
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Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auch auf unserer
Informationsplattform “Hydrostatische Füllstandsmessung” (in englischer Sprache)
