Donnerstag , 15. April 2021
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Messgeräte für Durchfluss, Massenstrom und Strömungsgeschwindigkeit

Durchflussmesser garantieren weltweit Prozess- und Anlagensicherheit. Sie ermöglichen die bedarfsgerechte Messung der linearen und nicht linearen Volumen- oder Massendurchflussmenge von Wasser, Luft, Dampf, Gas und vielem mehr. Die Auswahl eines passenden Produkts hängt von dem zu messenden Medium, dessen Temperaturspanne und Druckbereich, der gewünschten Messrate sowie Genauigkeit ab.

Wichtigkeit von Durchflussmessung

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Bild von Gerd Altmann auf Pixabay.

In zahlreichen industriellen Anwendungen ist die exakte Gasdurchflussmessung einschließlich der Strömungsgeschwindigkeit von Bedeutung. Durch den Einsatz von innovativen Messtechniken werden die Voraussetzungen für die Optimierung von Dosiervorgängen sowie Produktionsprozessen geschaffen. Die Durchflussmessung ist neben der Temperatur- und Druckmessung eine der wichtigsten Größen in diesem Bereich. Steuerung und Regelung von Produktionsabläufen lassen sich erst beeinflussen, wenn die quantitative Ermittlung von Durchflüssen, Mengen und Volumen erfolgt ist. Mit der Durchflussmessung können Ziele wie

  • Einsparung von Energien,
  • Verbrauchsdatenerfassung,
  • Sicherung von Prozessqualität,
  • Sicherheits-Gewährleistung von Menschen und Geräten sowie
  • Überwachung von Funktionen

verwirklich werden. Drei etablierte Messgeräte zur Durchflussmessung von Gasen stellen wir nachstehend vor.

Flügelradanometer

Für die exakte Gasdurchflussmessung einschließlich der Strömungsgeschwindigkeit haben sich Flügelradanometer bewährt. Ein Flügelrad nimmt eine Drehzahl proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des umgebenden Mediums an. Flügelradsensoren eignen sich sowohl für Gase als auch Flüssigkeiten. Nahezu unabhängig von Dichte, Druck und Temperatur der Stoffe ist die Drehzahl, wodurch eine genaue Messung möglich ist. Erfasst wird die Flügelraddrehzahl gänzlich ohne Bremswirkung auf das Flügelradanometer durch einen Näherungsinitiator. Verschmutzungen haben keinerlei Einfluss auf die Impulserkennung.

Für die Erfassung der bidirektionalen Strömung, wodurch die +/- Anströmrichtung erkennbar ist, kann ein weiterer Näherungsinitiator eingebaut werden. Das Flügelrad verfügt über ein geringes Gewicht. So passt sich dessen Drehzahl in Millisekunden an Erhöhungen der Geschwindigkeit an, wodurch eine überaus präzise Messung garantiert ist. Zu den Bauformen des Flügelradanemometers gehören:

  • Eintauchfühler mit Sondendurchmesser ab 16 Millimeter
  • Messrohre mit Innendurchmesser ab 9,7 Millimeter
  • Kombi-Sonden für Strömung und Temperatur
  • +/- Strömungsrichtungserkennung

Wirbelzähler Durchflussmesser

Das Messprinzip stellt eine Ableitung vom Kármánschen Phänomen der Wirbelablösung dar. Es beruht auf der Tatsache, dass sich an einem Wirbelablöseelement im Sensorkopf periodisch Wirbel bilden. Ein Ultraschallfeld erfasst die Ablösefrequenz, wodurch sich Strömungsgeschwindigkeit sowie der Luft- bzw. Gas-Volumenstrom schon ab 0,5 m/s exakt messen lassen. Bei der Volumenstrommessung mit Durchflussmesser besteht weitgehende Unabhängigkeit von

  • Druck,
  • Temperatur,
  • kinematischer Viskosität sowie
  • der Zusammensetzung des Messgases.

Zu den Vorteilen des exakten Abtastens der Wirbelablösefrequenz im Ultraschallfeld zählen die große Messbereichsspanne sowie der äußerst niedrige Messbereich-Anfangswert (0,5 m/s). Somit sind Wirbelzähler Durchflussmesser prädestiniert zur expliziten Messung von kleinsten Strömungsgeschwindigkeiten. Pluspunkte sind außerdem die Langzeitstabilität und Aggressionsbeständigkeit, zudem verfügen sie über keine beweglichen Teile. Gleich, ob sich die Gaszusammensetzung verändert, Strömungspartikel vorkommen oder eine Kondensatbildung vorliegt, exakte Messergebnisse sind jederzeit gewährleistet. Aus vorbezeichneten Gründen sind sie unter anderem für die Volumenstrommessung in Abgasen und die Biogasmessung interessant.

Ultraschall Laufzeit Differenzverfahren

Bei der Durchflussmessung von Flüssigkeiten hat sich der Einsatz von mobilem Ultraschall bewährt. Wechselweise mit der und gegen die Strömungsrichtung werden Ultraschallimpulse durch das Medium gesendet. Dabei variiert der Einsatz der Sensoren: Sie fungieren abwechselnd als Sender und Empfänger. Die in Durchflussrichtung laufenden Schallsignale benötigen eine kürzere Laufzeit als die entgegenkommenden. Auf dem vom Schall durchlaufenen Pfad wird der Laufzeitunterschied gemessen, wodurch die mittlere Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten bestimmt werden kann. Somit lässt sich anhand der gemessenen Geschwindigkeit und dem errechneten Rohrleitungsquerschnitt der Volumenstrom vom Durchflussmessgerät bestimmen.

Vorteilhaft beim Ultraschall Laufzeit Differenzverfahren sind das Vorliegen der Messergebnisse in wenigen Minuten sowie die einfache Bedienung. Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass eine Unterbrechung des Prozesses nicht erforderlich ist, da keine Versperrung im Rohrleitungsquerschnitt erfolgt. Nutzer von Ultraschall Durchflussmessgeräten profitieren von einer Zeit- und Kostenersparnis. Zudem ist die Montage der Produkte an Rohrleitungen einfach.

Messtechnische Vorteile sind zum Beispiel:

  • ein Produktkontakt ist nicht notwendig
  • es besteht Unabhängigkeit von den Eigenschaften der Flüssigkeit, darunter Druck, Temperatur, Leitfähigkeit und Viskosität
  • die Anlage ist jederzeit auch während der Messung verfügbar
  • es besteht weder ein Druckverlust bei der Durchflussmessung noch ein Leckage-Risiko und Reinigungsaufwand
  • fehlerhafte Messungen durch verstopfte Impulsleitungen sind ausgeschlossen
  • hohe Messdynamik

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