Was ist ein Durchflusssensor?
Durchflusssensoren sind Messgeräte, die den Durchfluss von Fluiden, von Gasen bis zu Flüssigkeiten, messen.
Er wird manchmal auch als Durchflussmesser bezeichnet. Die Durchflussmenge ist das Volumen oder das Gewicht der Flüssigkeit, die in einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt fließt.
Es gibt verschiedene Arten von Durchflusssensoren, darunter analoge Durchflusssensoren, die zur Überwachung des durch einen Flüssigkeitskreislauf fließenden Fluids auf Anomalien verwendet werden, und digitale Durchflusssensoren, die mit einem Regelmechanismus verbunden sind, um beispielsweise die Gaszufuhr auf ein bestimmtes Volumen einzustellen.
Anwendungen von Durchflusssensoren
Durchflusssensoren werden in folgenden Anwendungsbereichen eingesetzt:
1. Hydraulik, pharmazeutische/chemische und Lebensmittelindustrie
Sie werden hauptsächlich zur Kontrolle der Rohstoffzufuhr im Herstellungsprozess eingesetzt. In diesen Bereichen werden volumetrische Durchflusssensoren eingesetzt.
2. Messung von Industriegasen, Brenngasen und Abgasen
Sie werden zur Kontrolle des Einsatzes von Industrie- und Brenngasen sowie von Abgasen in Fabriken verwendet. Thermische Massendurchflussmesser, die auch als thermische Massendurchflussmesser bezeichnet werden, sind am weitesten verbreitet.
3. Trinkwasser, Soßen und brennbare/explosive Flüssigkeiten
Lebensmittelbezogene und hochgefährliche Flüssigkeiten erfordern eine berührungslose Messung, bei der die Flüssigkeit nicht berührt wird, wofür magnetisch-induktive Durchflusssensoren verwendet werden.
4. Industrieanlagen und Wasseraufbereitungsanlagen
In Industrieanlagen und Wasseraufbereitungsanlagen werden Durchflusssensoren zur Durchflusskontrolle eingesetzt. Ultraschallsensoren werden vor allem dann eingesetzt, wenn Durchflusssensoren zu bestehenden Wegen hinzugefügt werden.
5. In LNG-Anlagen, in der Automobil-, Chemie- und Pharmaindustrie
Durchflusssensoren werden in einer Vielzahl von Produktionsstätten eingesetzt. Der am häufigsten verwendete Typ von Durchflusssensoren ist der Coriolis-Typ.
6. Chemische und pharmazeutische Industrie
Kalman-Durchflusssensoren werden häufig in Anlagen eingesetzt, die mit Erdgas und Wasserdampf arbeiten.
Funktionsweise der Durchflusssensoren
Durchflusssensoren verwenden je nach Art der zu messenden Flüssigkeit und dem Zweck der Messung eine Vielzahl von Messverfahren. In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise von Differenzdruck-Durchflusssensoren beschrieben, die für gängige Flüssigkeiten wie Luft und Wasser geeignet sind.
Die in Differenzdruck-Durchflussmessern verwendete Funktionsweise ist das Theorem von Bernoulli. Beim Durchfluss einer Flüssigkeit einer bestimmten Größe entsteht durch einen Druckabfall in der Flüssigkeit eine Druckdifferenz, wenn der Durchflussweg absichtlich verengt wird. Diese Druckdifferenz wird auf das Bernoulli-Gesetz angewendet, um die Strömungsgeschwindigkeit zu berechnen.
Je nach dem Mechanismus, der zur Verengung des Strömungsweges verwendet wird, gibt es verschiedene Typen, z. B. Blenden- und Düsentypen, die jedoch alle den Druckunterschied zwischen der Flüssigkeit vor und nach dem Verengungsmechanismus als Messfunktionsweise verwenden.
Auswahl eines Durchflusssensors
Welcher Durchflusssensor geeignet ist, hängt von der Art der zu messenden Flüssigkeit ab. Wird ein falscher Durchflusssensor für Gase oder Flüssigkeiten verwendet, ist nicht nur der falsche Durchfluss zu erkennen, sondern es besteht auch die Gefahr eines schweren Unfalls, wenn der falsche Durchflusssensor für die Messung des Durchflusses einer gefährlichen oder brennbaren Substanz ausgewählt wird. Es ist daher wichtig, zunächst die Art des zu messenden Stoffes sorgfältig zu prüfen.
Außerdem können Durchflusssensoren im Allgemeinen nicht einen großen Bereich auf einmal messen. Wenn die zu erwartende Durchflussmenge im Voraus bestimmt wird, ist es ratsam, einen Durchflusssensor mit einer hohen Genauigkeit für diesen Bereich zu wählen.
Weitere Informationen über Durchflusssensoren
1. Über Durchflusssensoren zum Anklemmen
Anklemmen bedeutet, dass das Gerät außerhalb der Rohrleitung montiert wird, durch die die zu messende Flüssigkeit fließt. Zu den Clamp-On-Durchflusssensoren gehören Ultraschall-Durchflussmesser und Ultraschall-Durchflusssensoren.
Sie können als Messgeräte eingesetzt werden, wenn es sich bei dem zu messenden Objekt beispielsweise um eine Flüssigkeit handelt, die mit Ultraschallwellen gemessen werden kann. Zu den Ultraschall-Durchflussmessern gehören das Laufzeitdifferenzverfahren und das Frequenzmessverfahren nach der Doppler-Methode. Der Vorteil von Ultraschall-Durchflussmessern ist, dass sie installiert werden können, ohne dass Rohrleitungen entfernt oder durchtrennt werden müssen, was die Installationskosten senkt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Wartung nach der Installation erheblich verbessert wird und Druckverluste in den Rohrleitungen vermieden werden. Nachteilig ist hingegen, dass ein langer gerader Rohrabschnitt erforderlich ist, da er außen an der Rohrleitung installiert wird, der Durchmesser der Rohrleitung ebenfalls von Bedeutung ist und die Messung nicht möglich ist, wenn die zu messende Flüssigkeit viele Feststoffe oder Blasen enthält.
2. Luftdurchflussmesser
Zu den Luftdurchflussmessern gehören Anklemm-Durchflussmesser und Verschraubungsdurchflussmesser. Beim Verschraubungstyp entfällt ein intuitives Teil und das Messgerät ist kompakt und platzsparend.
Herkömmliche Luftdurchflussmesser sind thermische Massedurchflussmesser, wenn das zu messende Gas eine kompressible Flüssigkeit ist. Es gibt mehrere Messmethoden für thermische Massedurchflussmesser. Beim Kapillartyp wird ein Durchflusselement mit einem Widerstandswert im Inneren des Rohrs installiert und ein Heizelement um die Außenseite des Rohrs gewickelt, wobei Temperatursensoren auf beiden Seiten des Heizelements die Durchflussbilanz messen.
Thermische Massedurchflussmesser sind jedoch anfällig für Verunreinigungen und eignen sich nicht für Umgebungen mit niedrigem Druck, so dass sie sich nicht für Anlagen mit viel Ölnebel eignen. Derzeit ist der Durchflusssensortyp der gebräuchlichste Typ von thermischen Massedurchflussmessern.
Dieser Typ besteht aus einem Halbleiter-Durchflusssensor und kann in Niederdruckumgebungen mit einem großen Messbereich und ohne Bedenken wegen Verschmutzung eingesetzt werden.