Zahlreiche industrielle Prozesse benötigen eine exakte Überwachung der Durchflusswerte von Flüssigkeiten und Gasen. Die Auswahl der optimalen Strömungs- und Durchflussmesstechnik hängt von der konkreten Applikation und der Prozessmedien ab. Entscheidende Kriterien für die Auswahl der Durchflussmesser sind hier unter anderem Prozessdruck- und Temperaturbereiche, Viskosität und chemische Aggressivität.
Das meistgenutzte Verfahren in der industriellen Messtechnik basiert auf dem Prinzip der Differenzdruckmessung. Eine Verengung des Querschnitts in der Rohrleitung verursacht eine Verminderung des Druckes und eine proportionale Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit.
Somit genügt die exakte Ermittlung des Differenzdruckes vor und nach der Verengung zur Berechnung des Massedurchflusses oder des Volumendurchflusses. Die Herleitung der Größen beruht auf der Ermittlung der Durchflusskoeffizienten mit Hilfe der Bernoulli-Gleichung. Diese Methode bezeichnet man auch als Wirkdruckverfahren.
Anwendungsgebiete der Durchflussmesser
In Raffinerien verwendet man Durchflussdüsen beispielsweise zur Volumenstrommessung von Dampfströmen, die unter hohem Druck in die Atmosphäre austreten. Für die Überwachnung von Kühlmittelkreisläufen eignen sich kalorimetrische Strömungsschalter mit integrierter LED-Anzeige.
Die Messung von Volumenströmen in Lüftungsrohren in der Klimatechnik erfolgt durch kompakte Volumenstrommessgeräte mit elektrischem Ausgangsignalen. Die exakte Kontrolle der Raumluftzufuhr dient zur energieeffizienten Klimatisierung gemäß geltender EU-Normen.
In der chemischen und petrochemischen Industrie finden vor allem die robusten primären Durchflusselemente Anwendung.
Messblenden
Durch die einfache Bauweise gemäß ISO 5167-2 und ihren problemlosen Einbau auch in bestehende Rohrsysteme eignen sich Messblenden hervorragend für die Durchflussberechnung in zahlreichen Anwendungen in Chemie und Petrochemie, sowie in der Wasseraufbereitung. Eine Vielzahl von Varianten kann für die exakte Durchflussmessung von Gasen, Flüssigkeiten und Dämpfen angewendet werden.
Je nach Betriebsbedingungen stehen RF-, FF- oder RTJ-Dichtflächen zur Verfügung. Um einen optimalen Einbau zu gewährleisten werden Bohrung und Geometrie der Messblenden nach Kundenangabe für die jeweilige Anwendung angepasst. Für hohe Genauigkeiten von ≤ ±1,0 % der tatsächlichen Durchflussrate kommen Steckblenden mit längeren Messstrecken zum Einsatz.
Staudrucksonden (Pitotrohre)
Diese Variante der Durchflussmesser basiert auf dem sogenannten Staudruckprinzip. Diese stabförmigen Durchflussmesser verfügen über mehrere Druckentnahmeöffnungen vor und hinter der Strömungsrichtung und werden senkrecht in die Rohrleitung eingebaut. Dieses Messprinzip erlaubt ein genaueres Profil für Geschwindigkeit im Rohrinneren und somit eine exakte Durchflussmessung.
Die Strömung bewirkt auf der Vorderseite einen dynamischen Druck während auf der Rückseite der Druckwert konstant bleibt. Die entstehende Druckdifferenz dient als Grundlage zur Berechnung des Masse- und Volumendurchflusses. Zur Kontrolle in einer Fernwarte kann ein Differenzdrucktransmitter an der Staudrucksonde angeschlossen werden, um ein konstantes Signal, proportional zum Durchfluss zu generieren. Für die lokale Anzeige des Durchflusses dienen Differenzdruckmanometer oder Differenzdruckschalter.
Venturidüsen (Durchflussdüsen)
Bei steigenden Strömungen durch eine Verengung kommt es zu Verwirbelungen, die zu Ungenauigkeiten führen können. Um diese Störungen weitestehend zu vermindern verwendet man Venturileitungen mit konischen Verengungen. Diese Variante von Durchflussmessern ist besonders geeignet für Wasserdampf, chemischen Substanzen, Gasen und sonstige Medien auch mit hohen Prozesstemperaturen. Die Genauigkeit entspricht ≤ ±0,1 % der tatsächlichen Durchflussrate und die Wiederholbarkeit der Messung liegt bei 0,1%.
Prozessmedien mit extrem niedrigen oder sehr hohen Reynoldszahlen von bis zu mehreren Millionen sind für diese hochrobusten Durchflussmesser kein Problem. Die einfache Bauweise erlaubt einen dauerhaften Betrieb bei geringen Wartungskosten.
Strömungsschalter
Elektronische Strömungsschalter bieten dem Betreiber eine lokale Anzeige der Strömungswerte und gleichzeitig eine Ausgabe eines elektrischen Signals (PNP, NPN oder 4-20 mA) zur Übertragung in eine Fernwarte. Der Strömungsschalter FSD-3 basiert auf dem kalorimetrischen Messprinzip. Hier wird die Temperaturdifferenz gemessen, die durch die kühlende Wirkung von strömenden Medien auftritt. Somit lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit auf Basis der Temperaturdifferenz berechnen.
Des Weiteren erlaubt dies Bauweise dieser Durchflussmesser eine exakte Kontrolle der Temperatur ohne Einrichtung einer zusäatzlichen Messstelle. Kalorimetrische Strömungsschalter bezeichnet man auch als thermische Strömungswächter und eignen sich hervorragend zur Überwachung von Kühlmittelkreisläufen oder zur Steuerung von Filtereinheiten. Stömungswächter kommen ohne Hilfsenergie aus und funktionieren nach dem Schwebekörper-Messprinzip.
Ein Schwebekörper aktiviert einen Reed-Kontakt, sobald die Durchflussgeschwindigkeit einen voreingestellten Wert überschreitet. Korrosionsfeste Werkstoffe ermöglichen Anwendungen unter anderem im Bereich chemische Industrie, Maschinenbau, pharmazeutische Industrie und Medizintechnik.
Volumenstromsensoren
Für die Überwachung von Volumenströmen in Lüftungs- und Klimaanlagen eignen sich Durchflusssensoren zur Volumenstromberechnung auf Basis des gemessenen Differenzdruckes und der Ventilatorkonstante (k-Faktor) der angeschlossenen Radialventilatoren. Die exakte Messung kleinster Differenzdrücke ist entscheidend für die wirtschaftliche und technische Überwachung der Raumluftsysteme. Hierfür kommen auch PID- Regelgeräte und Pitotrohre zur Anwendung.
Wedge Durchflussmesser
Für hochviskose und feststoffhaltige Prozessmedien wie Abwasser, Klärschlamm, Teersand oder Zement eignen sich Wedge Durchflussmesser. Der Differenzdruck (Wirkdruck) wird durch eine keilförmige Verengung der Rohrleitung erreicht. Diese Bauart erlaubt robuste bidirektionale Messungen in zahlreichen Anwendungen von nahezu alle Strömungsarten.
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