Durchflussmessgeräte

Wussten Sie, dass Durchflussmessgeräte nicht nur für Flüssigkeiten, sondern auch für Gase konzipiert werden können? In der Industrie spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und Steuerung von Prozessen. Durchflussmesser können stationär installiert sein oder als mobile Geräte für gelegentliche Prüfungen eingesetzt werden. Abhängig von den Anwendungsbedingungen kommen unterschiedliche Messverfahren für Durchfluss zum Einsatz, um Strömungsgeschwindigkeiten und Volumenströme präzise zu erfassen. Die gängigen Methoden umfassen das magnetisch-induktive Messprinzip, das komplett ohne bewegliche Teile auskommt, oder hochentwickelte Geräte wie Coriolis-Durchflussmesser und thermische Durchflussmesser, die jeweils auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind.

Wichtige Erkenntnisse

• Durchflussmessgeräte können sowohl für flüssige als auch gasförmige Medien ausgelegt sein.
• Es gibt mehrere Messprinzipien, darunter Staurohr, Flügelrad, Hitzdraht, Ultraschall und magnetisch-induktive Methoden.
• Magnetisch-induktive Durchflussmesser arbeiten ohne bewegliche Teile und erfordern elektrisch leitfähige Medien.
• Regelmäßige Kalibrierung ist notwendig, um genaue Messwerte zu gewährleisten.
• Stationäre und mobile Durchflussmessgeräte bieten Flexibilität in der Anwendung und Wartung.

Was sind Durchflussmessgeräte?

Durchflussmessgeräte sind Instrumente zur Bestimmung der Menge und Geschwindigkeit eines durch eine Leitung strömenden Mediums. Diese Geräte spielen eine zentrale Rolle in der industriellen Messtechnik und Prozessautomatisierung und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Wasser- und Abwasserwirtschaft, der chemischen Industrie und der Energieversorgung.

Ein Durchflussmesser besteht aus zwei Hauptkomponenten, dem Messaufnehmer und dem Transmitter. Der Transmitter stellt üblicherweise Standardausgänge wie 0-20-mA-, 4-20-mA- oder 0-10-V-Ausgänge zur Verfügung. Zudem bieten Transmitter verschiedene Status-Ein- und Ausgänge sowie Schnittstellen und Bussysteme wie RS232, PROFIBUS und DeviceNet an. Durchflusssensoren sind entscheidend, um die genaue Durchflussmessung zu gewährleisten.

Die Messverfahren für Durchflussmesser sind vielfältig und umfassen akustische, magnetisch-induktive, mechanisch-volumetrische, optische, thermische und Wirkdruck-/Stauverfahren. Beispielsweise teilen sich mechanisch-volumetrische Durchflussmesser in unmittelbare Volumenzähler (wie Verdrängungszähler) und mittelbare Volumenzähler (wie Turbinenrad-Durchflussmesser) auf.

Bei der Auswahl eines passenden Durchflußmessers müssen mehrere Medium- und Durchflusseigenschaften berücksichtigt werden, darunter Druck, Temperatur, Dichte, Leitfähigkeit, Viskosität und Dampfdruck. Dies stellt sicher, dass das Gerät optimal funktioniert und genaue Messungen liefert. Die Genauigkeit eines Durchflussmessers wird meist in Prozent des effektiven Messwerts, der kalibrierten Spanne oder des Endwerts angegeben. Es wird empfohlen, Durchflussmesser ohne bewegliche Teile zu verwenden, um die Genauigkeit zu maximieren.

Zu den Besonderheiten der Durchflussbestimmung zählen die Unterscheidung zwischen Durchflussmessung in geschlossenen Rohrleitungen und offenen Gerinnen sowie die Wahl zwischen Masse- oder Volumeneinheiten für die Darstellung der Durchflussdaten. Durchflusssensoren bieten hierbei eine zuverlässige und präzise Messung.

Zusammengefasst, Durchflussmesser, wie Massendurchflussmesser und andere Typen, sind essenziell für viele industrielle Anwendungen. Ihre Fähigkeit, genaue und zuverlässige Durchflussdaten zu liefern, macht sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Messtechnik.

Messverfahren für Durchfluss

Die Messung des Durchflusses kann über verschiedene Verfahren erfolgen, die jeweils spezifische Vorteile und Einsatzgebiete haben. Zu den häufig angewandten Methoden gehören die magnetisch-induktive Messung, die Coriolis-Messung, thermische Techniken und Ultraschallmethoden. Jede dieser Messprinzipien für Durchfluss ist optimiert für unterschiedliche Bedingungen und Anforderungen der zu messenden Medien.

Magnetisch-induktive Durchflussmesser sind nützlich für die Messung leitfähiger Flüssigkeiten und zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und geringen Druckverlust aus. Coriolis-Durchflussmesser bieten hingegen eine direkte Messung des Massendurchflusses und sind ideal für Anwendungen, bei denen die Dichte und Viskosität des Mediums schwanken können. Thermische Durchflussmesser eignen sich besonders für die Messung von Gasen und Luftmassen.

Weitere relevante Verfahren sind Wirbelzählerdurchflussmesser und Differenzialdruckmethoden. Der Wirbelzählerdurchflussmesser nutzt Verwirbelungen im Strömungsprofil zur Messung des Durchflusses, während Differenzialdruckmesser auf der Druckdifferenz vor und nach einer Blende basieren.

Jede Methode hat ihre eigenen Kalibrieranforderungen und Bedingungen zur Gewährleistung genauer Messwerte. Durch die Anwendung der Reynoldszahl kann bestimmt werden, ob die Strömung laminar oder turbulent ist, was für die Auswahl des geeigneten Durchflussmessers entscheidend ist. Temperaturkompensation und Einlaufstrecken sind ebenfalls wichtige Faktoren, um präzise und verlässliche Messungen sicherzustellen.

Die Auswahl des passenden Durchflussmessers hängt letztendlich von den chemischen und physikalischen Eigenschaften des Mediums sowie den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Hierbei spielen Materialien, Druckwerte und Umgebungstemperaturen eine wesentliche Rolle.

Magnetisch-Induktive Durchflussmesser

Magnetisch-induktive Durchflussmesser bieten eine zuverlässige Methode zur Messung des Volumenstroms von leitfähigen Flüssigkeiten. Basierend auf dem Faraday’schen Gesetz der elektromagnetischen Induktion, ermöglichen sie hochpräzise Messungen ohne bewegliche Teile, wodurch sie besonders verschleißfrei arbeiten. Seit 1973 hat die MECON GmbH umfassende Fachkenntnisse in der Herstellung dieser Geräte aufgebaut.

Die magnetisch-induktiven Sensoren, wie der OPTIFLUX 1100 und der OPTIFLUX 4300, zeichnen sich durch Robustheit und Vielseitigkeit aus. Sie sind in der Lage, Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s und eine Mindestleitfähigkeit von 20 µS/cm zu messen. Bei speziellen Wechselfeldgeräten sind sogar Mindestleitfähigkeiten von 3 µS/cm möglich.

Ein bedeutender Vorteil dieser Magnetisch-induktiven Sensoren ist das Fehlen beweglicher Teile, was die Geräte besonders langlebig und wartungsarm macht. Druckverluste werden durch die spezielle Bauform vermieden, und die Geräte eignen sich auch für aggressive und korrosive Medien. Beispiele für Auskleidungswerkstoffe beinhalten solche, die speziell für Trink- und Abwasser, Chemikalien sowie Feststoffe konzipiert sind.

Ein weiteres herausragendes Merkmal der OPTIFLUX 1100 und der OPTIFLUX 4300 ist die hohe Messgenauigkeit, auch bei Feststoffbelastungen und Gaseinschlüssen. Dank der speziellen elektrochemischen Schaltungstechniken der 70er Jahre konnte die Filterung von Störsignalen weiter optimiert werden, was MID (Magnetisch-Induktive Durchflussmesser) für eine breite Palette industrieller Anwendungen tauglich macht. Diese Vorteile erstrecken sich von der Chemie- und Pharmaindustrie bis zur Wasser- und Abwasseraufbereitung, und sie sind besonders unempfindlich gegenüber Druck, Dichte, Temperatur und Viskosität.

Insgesamt bieten magnetisch-induktive Durchflussmesser eine zuverlässige und nachhaltige Lösung für verschiedenste Durchflussmessungen und gewährleisten eine präzise Erfassung der Messwerte durch robuste und langlebige Sensorsysteme.

Coriolis-Durchflussmesser

Coriolis-Durchflussmesser nutzen die Coriolis-Kraft, um die Massenstromrate eines Durchflussmediums direkt zu bestimmen. Diese Messung des Massedurchflusses ermöglicht eine extrem präzise Erfassung der Stoffströme, was in der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie von entscheidender Bedeutung ist.

Typischerweise weisen Coriolis-Massendurchflussmesser eine hohe Messgenauigkeit auf, die etwa ±0,15 % v. M. für herkömmliche Sensoren beträgt. Spezielle Sensoren erreichen sogar Genauigkeiten von bis zu ±0,05 % v. M. Darüber hinaus können diese Geräte gleichzeitig Massendurchfluss, Dichte und Temperatur messen, was ein multivariables Messprinzip darstellt.

Die Anwendungsbereiche von Coriolis-Durchflussmessern sind vielfältig, sie umfassen unter anderem:

• Einsatz in Erdgaszapfsäulen
• Pipeline-Verrechnungsmessungen
• Dosieranlagen
• LKW-Beladungen
• Prüfstandsbau
• Explosionsgefährdete Bereiche

Ein weiterer Vorteil ist, dass Coriolis-Massendurchflussmesser keine beweglichen Teile haben und somit verschleißfrei sind. Die Density und Temperatur des Messstoffs können ebenfalls erfasst werden, was zur Kontrolle der Produktqualität beiträgt. Allerdings bestehen Einsatzgrenzen bei mehrphasigen Medien oder einem hohen Gasanteil.

Zu den Produkten gehören unter anderem das Modell OPTIMASS 2400 für Gase und Flüssigkeiten bis zu 4,600 t/h und das Modell OPTIGAS 4010 für komprimiertes Erdgas (CNG) und Flüssiggas (LPG) bis zu 70 kg/min.

Thermische Durchflussmesser

Thermische Durchflussmesser sind entscheidend für präzise Gas- und Luftströmungsmessungen. Sie basieren auf der Wärmeübertragung und sind insbesondere für niedrige und mittlere Strömungsgeschwindigkeiten geeignet. Ein wichtiger Vertreter in diesem Bereich ist der Thermische Masseströmungsmesser. Dieser ermöglicht die Messung des Massendurchflusses ohne den Einsatz zusätzlicher Sensoren für Temperatur und Druck.

Ein weit verbreitetes Gerät, das auf dem thermodynamischen Prinzip zur Messung des Massendurchflusses basiert, ist das Durchflussmessgerät 3925-0160. Es bietet eine Messdynamik von 1:1000 und kann Strömungsgeschwindigkeiten in einem Messbereich von 0–2000 ml/min präzise erfassen. Die Flexibilität dieser Geräte zeigt sich auch in ihrer Fähigkeit, in unterschiedlichen Industrien wie der Automobil-, Lebensmittel- und Halbleiterindustrie eingesetzt zu werden.

Die Verwendung von Hitzdrahtanemometer in thermischen Durchflussmessungen ermöglicht eine genaue Überwachung von sauberen Gasen wie Luft, Druckluft, Erdgas, Argon, Propan und Kohlenstoffdioxid. Diese Geräte sind ideal für die Verbrauchsmessung, Leckageerkennung und Kompressorüberwachung. Ebenfalls können die Sensoren sicher in anspruchsvollen Umgebungen, einschließlich Ex-Bereichen, betrieben werden.

Zudem bieten thermische Durchflussmesser eine hohe Betriebsdruckbeständigkeit von bis zu 50 bar und können leicht sterilisiert werden, beispielsweise mit Wasserstoffperoxid für CIP/SIP (Clean-In-Place/Sterilize-In-Place) Anwendungen. Dies macht sie besonders geeignet für hygienisch sensible Bereiche.

Die Integration von Messumformern und verschiedenen Schnittstellen wie WLAN, M-Bus und Modbus TCP ermöglicht eine nahtlose Kommunikation mit übergeordneten Steuerungssystemen. Das Modell 3925-0160 verfügt zusätzlich über eine mikroprozessorgesteuerte Programmierung, die reproduzierbare Messergebnisse und automatische Prüfabläufe sicherstellt.

Mit ihren umfassenden Funktionen und vielseitigen Anwendungsbereichen sind Thermische Durchflussmesser unverzichtbare Instrumente für moderne Industrie- und Umweltüberwachungsprozesse.

Volumetrische Durchflussmessung

Die volumetrische Durchflussmessung spielt eine wesentliche Rolle in vielen Industriezweigen. Solche Messgeräte messen das Volumen des durchströmenden Mediums pro Zeiteinheit, wobei Einheiten wie Liter pro Minute oder Kubikmeter pro Stunde verwendet werden. Eine gängige Methode zur Volumenstrommessung ist der Einsatz von mechanischen Geräten wie dem Flügelradzähler.

Diese Flügelradzähler sind besonders praktisch für Anwendungen, bei denen hohe Genauigkeit und einfache Handhabung gefordert werden. Sie zeichnen sich durch ihre Beständigkeit und ihre Fähigkeit aus, in unterschiedlichen Umgebungen zuverlässig zu arbeiten. In der Öl- und Gasindustrie, der Wasser- und Abwasserwirtschaft, der chemischen Verarbeitung und der Pharmaindustrie sind solche Messgeräte weit verbreitet. Hier sind einige Vorteile der volumetrischen Durchflussmessung:

• Zuverlässigkeit: Mechanische oder Turbinen-Durchflussmesser wie der Flügelradzähler funktionieren stabil und liefern konsistente Ergebnisse.
• Anpassungsfähigkeit: Geeignet für eine Vielzahl von Flüssigkeiten, von einfachem Wasser bis hin zu abrasiven und aggressiven Medien.
• Vielseitigkeit: Neben mechanischen Messgeräten gibt es auch fortschrittliche Optionen wie Ultraschall-Durchflussmesser und SAW-Durchflussmesser, die genau und nicht-invasiv arbeiten.

Die Wahl des richtigen Volumenstrommessgeräts hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Anschlussgröße und -typ, Industriezulassungen, elektrische Anforderungen sowie Anzeige- und Sendertyp. Für spezielle Anwendungen, wie Nuklear- oder Sicherheitssysteme, sind spezialisierte Geräte verfügbar, die auf die jeweilige Industrie zugeschnitten sind.

Durchflusssensoren und ihre Einsatzgebiete

Durchflusssensoren sind wichtige Komponenten in der Durchflussmesstechnik und haben vielseitige Anwendungsbereiche. Sie unterscheiden sich je nach Typ und Einsatzgebiet, was ihre Auswahl und Nutzung besonders interessant macht.

Ein typischer Einsatzgebiet von Durchflusssensoren ist die industrielle Messung von Flüssigkeiten und Gasen. Hier kommen oft verschiedene Sensorarten wie Turbinenrad-Durchflussmesser, Coriolis-Durchflussmesser, Schwebekörper-Durchflussmesser und Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser zum Einsatz. Ultraschall-Durchflussmesser sind besonders nützlich für die berührungslose Messung und finden breite Anwendung in Bereichen, in denen Hygiene eine große Rolle spielt, wie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

Volumendurchfluss wird üblicherweise in Kubikmetern pro Stunde (m³/h) oder Litern pro Minute (L/min) gemessen, während der Massendurchfluss in Kilogramm pro Stunde (kg/h) angegeben wird. Letzteres ist besonders wichtig bei der Messung von Brennstoffmengen und wird in Luftmassensensoren von Fahrzeugen genutzt.

Industriesensoren verwenden häufig elektrische Ströme von 0-20 mA oder 4-20 mA sowie elektrische Spannungen von 0-10 V zur Signalübertragung. Die Messbereiche dieser Sensoren sind oft spezifiziert durch untere und obere Messgrenzen sowie durch die Dynamik, z. B. 1 L/min oder 100 L/min.

Die relative Fehlergrenze der Messungen liegt typischerweise bei etwa 1 % des aktuellen Messwerts. Verschiedene Durchflusssensoren haben unterschiedliche Druckverluste. So weist ein Ultraschall-Durchflusssensor fast keinen Druckverlust auf, während das Differenzdruckverfahren, das oft nach dem Energieerhaltungsgesetz arbeitet und das Quadratwurzelprinzip des Differenzdrucks nutzt, mit höherem Druckverlust einhergeht.

Durch das differenzierte Verständnis und den gezielten Einsatz von Durchflusssensoren können Messungen präziser und zuverlässiger gestaltet werden, was letztlich zur Optimierung industrieller Prozesse beiträgt.

Durchflussmessgeräte in der Industrie

Die industrielle Durchflussmessung spielt eine zentrale Rolle bei der Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen in vielfältigen Branchen. Anwendungsbereiche wie die Öl- und Gasproduktion, chemische Verarbeitung und das Abwassermanagement profitieren enorm von den präzisen und verlässlichen Daten dieser Instrumente. Durchflusssteuerung ist dabei entscheidend, um die Effizienz, Planbarkeit und Sicherheit industrieller Prozesse zu gewährleisten.

Ein führendes Unternehmen in diesem Bereich ist systec Controls, das sich auf innovative Durchfluss- und Umweltmesstechnik spezialisiert hat. Ihr Portfolio umfasst diverse hochwertige Geräte, wie Deltaflow Staudrucksonden, Clamp-on Ultraschalldurchflussmesser und mobile Gasmessgeräte. Diese Systeme finden Anwendung in den verschiedensten Bereichen, darunter Dampf-, Gas- und Flüssigkeitsmessung sowie in offenen Gerinnen und Flüssen. Besonders in Kraftwerken, Stahlwerken, Raffinerien und Brauereien sind sie unverzichtbar.

Die Vorteile der industriellen Durchflussmessgeräte von systec Controls sind zahlreich. Beispielsweise bieten ihre Systeme wie das deltaflow C hochpräzise Messungen von Temperatur, Druck und Differenzdruck. Diese Flexibilität führt zu Einsatzmöglichkeiten in der Druckluftmessung sowie bei Heizungs-, Klima- und Lüftungsanwendungen. Mit zehntausenden Staudrucksonden, die weltweit in sensiblen Bereichen genutzt werden, hat sich systec Controls als verlässlicher Partner für die Industrie etabliert.

Von besonderem Interesse sind die Ultraschallgeräte zur Durchflussmessung, die nicht nur zuverlässige Messwerte für teil- und vollgefüllte Leitungen sowie offene und geschlossene Kanäle liefern, sondern sich auch durch ihre Vielseitigkeit auszeichnen. Geräte wie das deltawave C fix eignen sich hervorragend für Anwendungen in der chemischen Industrie und Gebäudetechnik. Kunden profitieren von der fachkundigen Beratung durch systec Controls, um die passendsten Lösungen für ihre spezifischen Anforderungen zu finden und profitieren so langfristig von zuverlässigen, hochpräzisen und kostengünstigen Durchflussmessungen.