Was ist ein Durchflussmessgerät?
Ein Durchflussmessgerät ist ein Gerät zur Messung des Volumen- oder Massendurchflusses einer Flüssigkeit durch ein Rohr oder ähnliches.
Es wurde eine Reihe von Messprinzipien entwickelt, um verschiedene Arten von Durchfluss zu messen, abhängig von Bedingungen wie Druck und Temperatur. Zu den Durchflussarten gehören Gas-, Flüssigkeits- und Mehrphasenströmungen.
Einige Produkte können zur Durchflussmessung außerhalb des Rohrs installiert werden. Viele Produkte werden jedoch innerhalb der Rohrleitung installiert, um den Durchfluss zu messen, so dass die Installation von Durchflussmessgeräten vor der Installation der Rohrleitung oder während der Planung in Betracht gezogen werden sollte.
Anwendungen von Durchflussmessgeräten
Durchflussmessgeräte werden überall dort eingesetzt, wo Flüssigkeiten verwendet werden, z. B. in Chemie- und Erdölanlagen, in der Automobil-, Halbleiter-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Es wurden mehr als zehn verschiedene Funktionsprinzipien von Durchflussmessgeräten entwickelt, und die geeigneten Durchflussmessgeräte müssen je nach der zu fördernden Flüssigkeit ausgewählt werden.
Durchflussmessgeräte, die in einer Rohrleitung installiert sind, können den Durchfluss stören. Die Auswahl sollte auf einer Abwägung des Ausmaßes dieser Beeinträchtigung beruhen. Auch die Häufigkeit, der Zeitaufwand und die Kosten der Wartung müssen berücksichtigt werden.
Arten von Durchflussmessgeräten
Im Folgenden werden die verschiedenen Arten von Durchflussmessgeräten und ihre jeweiligen Mechanismen, Prinzipien und Vorteile kurz vorgestellt:
- Volumetrische Durchflussmessgeräte
- Coriolis-Durchflussmessgeräte
- Ultraschall-Durchflussmessgeräte
- Elektromagnetische Durchflussmessgeräte
- Thermische Durchflussmessgeräte
- Flächen-Durchflussmessgeräte
- Turbinen-Durchflussmessgeräte
- Differentialdruck-Durchflussmessgeräte
- Karman-Wirbel Durchflussmessgeräte
- Vortex-Durchflussmessgeräte
- Durchflusszellen-Durchflussmessgeräte
1. Volumetrische Durchflussmessgeräte
Ein Durchflussmessgerät mit positiver Verdrängung besteht aus einem Rohr mit dem gleichen Innendurchmesser wie die zu messende Rohrleitung, einem Rotor und einem Rotationsdetektor. Der Rotor wird von der durch das Rohr fließenden Flüssigkeit in Rotation versetzt, und die Durchflussmenge wird durch Erfassen der Anzahl der Umdrehungen gemessen.
Obwohl die Konstruktion einfach und sehr genau ist, kann die Verwendung von Zahnrädern zu Problemen wie dem Ineinandergreifen führen.
Da es das Volumen der Flüssigkeit direkt misst, wird es zur Messung der Durchflussmenge von Heiz- und Schmieröl verwendet, dessen Dichte sich nicht so leicht ändert. Die hohe Genauigkeit der Durchflussmessgeräte macht sie für Anwendungen wie den Heizölhandel geeignet.
2. Coriolis-Durchflussmessgeräte
Die Coriolis Durchflussmessgeräte bestehen aus zwei U-Rohren, einer Schwingungsmaschine und einem Kraftsensor. Durchflussmessgeräte nutzen das Prinzip der Coriolis-Kraft, das besagt, dass zwei schwingende U-Rohre, die von einer Flüssigkeit durchströmt werden, Kräfte in entgegengesetzter Richtung zueinander erzeugen.
Obwohl Coriolis-Durchflussmessgeräte aufgrund ihres Messprinzips den Nachteil einer größeren Gesamtlänge haben, sind sie in der Lage, Massendurchflüsse direkt zu messen. Sie sind sehr genau und reaktionsschnell und werden häufig verwendet, wenn beispielsweise gleichzeitig die Dichte einer Flüssigkeit gemessen werden soll.
Auf der anderen Seite ist sie effektiver als andere und kann keine Durchflussmengen in Bereichen mit Vibrationen oder blasenhaltigen Flüssigkeiten messen.
3. Ultraschall-Durchflussmessgeräte
Ein Ultraschall-Durchflussmessgerät besteht aus einem Ultraschallgenerator und einem Messgerät. Der Durchfluss wird durch Messung der Laufzeit der Ultraschallwellen und des durch die Reflexion der Ultraschallwellen verursachten Dopplereffekts berechnet. Diese Durchflussmessgeräte, können von außerhalb des Rohres messen.
Es hat den Vorteil der berührungslosen Durchflussmessung. Durchflussmessgeräte können nachträglich in die Rohrleitung eingebaut werden, was den Vorteil hat, dass sie mit geringem Aufwand in Rohrleitungen mit großem Durchmesser installiert werden können.
Es ist jedoch nicht für Anwendungen geeignet, bei denen eine hochgenaue Durchflussmessung erforderlich ist, da die Wandstärke der Rohrleitung Fehler verursacht.
4. Elektromagnetische Durchflussmessgeräte
Elektromagnetische Durchflussmessgeräte sind Durchflussmessgeräte, die den Durchfluss berechnen, indem sie die elektromotorische Kraft messen, die von der Spule, die eine Komponente des elektromagnetischen Durchflussmessgeräts ist, auf die Geschwindigkeit eines magnetischen Materials, das sich im Inneren der zu messenden Flüssigkeit befindet, erzeugt wird.
Viele von ihnen müssen nicht in der Rohrleitung installiert werden und werden eingesetzt, wenn in der Rohrleitung installierte Durchflussmessgeräte, z. B. für verunreinigtes Wasser, Wartungskosten verursachen würden.
Elektromagnetische Durchflussmessgeräte haben keine beweglichen Teile und behindern den Flüssigkeitsstrom nicht, so dass sie zur Messung der Durchflussmenge von mit Feststoffen vermischten Schlämmen eingesetzt werden. Allerdings können sie keine nicht leitfähigen Flüssigkeiten wie Öl messen.
5. Thermische Durchflussmessgeräte
Thermische Durchflussmessgeräte bestehen aus zwei Temperatursensoren und einer Heizung. Die Differenz zwischen der Temperatur der Flüssigkeit vor der Erwärmung durch das Heizgerät und der Temperatur der Flüssigkeit nach der Erwärmung durch das Heizgerät wird gemessen und in eine Durchflussmenge umgewandelt. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es einen großen Temperaturbereich abdecken kann.
Thermische Durchflussmessgeräte können den Gasdurchfluss berührungslos messen und sind daher auch für die Messung korrosiver Gase geeignet. Darüber hinaus weisen sie nahezu keinen Druckabfall auf und können Massendurchflüsse messen. Andererseits sind sie nicht geeignet, wenn das Gas Verunreinigungen enthält.
6. Flächen-Durchflussmessgeräte
Bei flächigen Durchflussmessgeräten unterbricht ein Schwebekörper in einem senkrechten, konisch zulaufenden Rohr den Durchfluss von unten nach oben, so dass vor und hinter dem Schwebekörper ein Druckunterschied entsteht. Das Messgerät ruht an einer Stelle, an der sich das Gewicht des Schwebekörpers und die Kraft der Druckdifferenz die Waage halten, und durch Ablesen dieser Stelle kann der Durchfluss bestimmt werden.
Sie werden zur Messung von flüssigen oder gasförmigen Durchflüssen, Spülflüssigkeiten oder Gasen verwendet. Die einfache Konstruktion macht sie preiswert, die Messgenauigkeit ist jedoch nicht sehr hoch.
7. Turbinen-Durchflussmessgeräte
Turbinen-Durchflussmessgeräte werden in der Strömung platziert und nutzen die Tatsache, dass die Drehgeschwindigkeit des Laufrades, dessen Achse parallel zur Strömung verläuft, proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist, um aus der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades den Volumenstrom zu berechnen.
Die leichte Bauweise ermöglicht einen hohen Grad an Einbaufreiheit. Durch sein geringes Gewicht, seinen geringen Preis und seine hervorragende Wiederholbarkeit und Ansprechempfindlichkeit ist er für die Messung großer Flüssigkeitsmengen geeignet. Allerdings nutzen sich die Lager ab und die Lebensdauer ist kurz.
8. Differenzdruck-Durchflussmessgeräte
Differenzdruck-Durchflussmessgeräte verwenden eine Blende, um einen Druckverlust zu erzeugen, und nutzen die Druckdifferenz zwischen der Primär- und der Sekundärseite, um sie als Durchflussmenge zu messen.
Es zeichnet sich durch seine geringen Kosten und sein breites Anwendungsspektrum aus. Eine eigentliche Durchflusskalibrierung ist nicht erforderlich.
9. Kalman-Wirbel-Durchflussmessgeräte
Die Kalman-Wirbel-Durchflussmessgeräte bestehen aus einem Hindernis zur Erzeugung des Kalman-Wirbels und einer Wirbelmessmaschine. Der Durchfluss wird durch die Messung des Kalman-Wirbels berechnet.
Der Kalman-Wirbel ist ein regelmäßiger Wirbel, der im Kielwasser des Hindernisses entsteht.
Durchflussmessgeräte Kalman-Wirbel können ein breites Spektrum von Flüssigkeiten messen, da sie keine mechanischen Betriebsteile oder Elektroden haben. Sie können jedoch nicht in Bereichen mit hohen Vibrationen eingesetzt werden, da sie eine gerade Rohrlänge benötigen und aufgrund von Vibrationen ausfallen können.
10. Vortex-Durchflussmessgeräte
Vortex-Durchflussmessgeräte sind Durchflussmessgeräte, die auf dem Karman-Wirbel basieren. Kalman-Wirbel sind abwechselnde, regelmäßige Wirbelreihen, die stromabwärts von einem in der Flüssigkeitsströmung platzierten Objekt (Wirbelquelle) auftreten.
11. Durchflusszellen-Durchflussmessgeräte
Durchflusszellen-Durchflussmessgeräte sind eine Art von Blenden-Durchflussmessgeräten, die einen Differenzdruck erzeugen, indem sie eine Blende in die Rohrleitung einbauen, durch die Wasser oder Luft fließt, und den erzeugten Differenzdruck messen, der von einem im Zufluss installierten Schwebekörper angezeigt wird.
Ergänzende Informationen: Digitale Durchflussmessgeräte
Analoge Durchflussmessgeräte sind meist flächenhafte Durchflussmessgeräte und werden zur Überprüfung der Durchflussmenge vor Ort eingesetzt. Sie sind preiswert und werden seit langem verwendet.
In den letzten Jahren sind viele Durchflussmessgeräte auch in digitaler Ausführung erhältlich. Durchflussmessgeräte mit Sendeausgängen sind fast immer digital aufgebaut und mit elektronischen Bauteilen und Platinen im Inneren bestückt. Sie haben zwar den Nachteil, dass die Elektronik eine Restlebensdauer hat, sind aber komfortabler, da sie einen automatischen Nullabgleich, eine Spannenwertänderung, eine Totalisierungsfunktion und einen Wechsel der Durchflusseinheit ermöglichen.