Was ist ein Durchflussmesser?
Ein Durchflussmesser (englisch: Flowmeter) 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 der Einbau von Durchflussmessern vor der Installation der Rohrleitung oder während der Planung in Betracht gezogen werden sollte.
Anwendungen von Durchflussmessern
Durchflussmesser werden überall dort eingesetzt, wo mit Flüssigkeiten gearbeitet wird, z. B. in Chemie- und Erdölanlagen, in der Automobil-, Halbleiter-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Für Durchflussmessgeräte wurden mehr als zehn verschiedene Funktionsprinzipien entwickelt, und das geeignete Durchflussmessgerät muss je nach der zu fördernden Flüssigkeit ausgewählt werden.
Durchflussmesser, die in Rohrleitungen eingebaut 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 Durchflussmessern
Im Folgenden werden die verschiedenen Arten von Durchflussmessern und ihre jeweiligen Mechanismen, Prinzipien und Vorteile kurz vorgestellt:
- Volumetrische Durchflussmesser
- Coriolis-Durchflussmesser
- Durchflussmesser mit Ultraschall
- Magnetisch-induktiver Durchflussmesser
- Thermische Durchflussmesser
- Kalman-Wirbel-Durchflussmesser
- Flächen-Durchflussmesser
- Turbinen-Durchflussmesser
- Differenzdruck-Durchflussmesser
- Wirbel-Durchflussmesser
- Durchflussmesser mit Durchflusszelle
1. Volumetrischer Durchflussmesser
Ein volumetrischer Durchflussmesser mit 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 Drehung versetzt, und die Durchflussmenge wird durch Erfassung 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 der Durchflussmesser direkt das Volumen der Flüssigkeit misst, wird er zur Messung der Durchflussmenge von Heiz- und Schmieröl verwendet, dessen Dichte sich nicht leicht ändert. Aufgrund der hohen Genauigkeit des Durchflussmessers ist es für Anwendungen wie den Heizölhandel geeignet.
2. Coriolis-Durchflussmesser
Coriolis-Durchflussmesser bestehen aus zwei U-Rohren, einem Vibrator und einem Kraftsensor. Coriolis-Durchflussmesser 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-Durchflussmesser aufgrund des Messprinzips den Nachteil einer größeren Gesamtlänge haben, können sie Massendurchflussraten direkt 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 er effektiver als andere und kann keine Durchflussmengen in Bereichen mit Vibrationen oder blasenhaltigen Flüssigkeiten messen.
3. Durchflussmesser mit Ultraschall
Durchflussmesser mit Ultraschall bestehen aus einem Ultraschallgenerator und einem Messgerät. Der Durchfluss wird durch Messung der Laufzeit der Ultraschallwelle und des Dopplereffekts, der durch die Reflexion der Ultraschallwelle entsteht, berechnet. Das Durchflussmesser ist in der Lage, von außerhalb des Rohres zu messen.
Er hat den Vorteil der berührungslosen Durchflussmessung. Der Durchflussmesser kann nachträglich in die Rohrleitung eingebaut werden und hat den Vorteil, dass es mit geringem Aufwand in Rohrleitungen mit großem Durchmesser installiert werden kann.
Er eignet sich jedoch nicht für Anwendungen, bei denen eine hochgenaue Durchflussmessung erforderlich ist, da die Wandstärke der Rohrleitung Fehler verursacht.
4. Magnetisch-induktiver Durchflussmesser
Magnetisch-induktive Durchflussmesser berechnen den Durchfluss durch Messung der elektromotorischen Kraft, die von der Spule, einem Bestandteil des elektromagnetischen Durchflussmessers, auf die Geschwindigkeit eines magnetischen Materials im Inneren der zu messenden Flüssigkeit ausgeübt wird.
Viele von ihnen müssen nicht in der Rohrleitung installiert werden und werden eingesetzt, wenn in der Rohrleitung installierte Durchflussmessgeräte, z. B. für verschmutztes Wasser, hohe Wartungskosten verursachen würden.
Magnetisch-induktive Durchflussmesser haben keine beweglichen Teile und behindern den Flüssigkeitsstrom nicht, so dass sie zur Messung der Durchflussmenge von mit Feststoffen vermischten Schlämmen eingesetzt werden. Sie können jedoch keine nicht leitenden Flüssigkeiten wie Öl messen.
5. Thermische Durchflussmesser
Thermische Durchflussmesser bestehen aus zwei Temperatursensoren und einem Heizer. Er misst die Differenz zwischen der Temperatur der Flüssigkeit vor der Erwärmung durch den Heizer und der Temperatur der Flüssigkeit nach der Erwärmung durch den Heizer und wandelt diese in eine Durchflussmenge um. Er zeichnet sich dadurch aus, dass er einen großen Temperaturbereich abdecken kann.
Thermische Durchflussmesser können den Gasdurchfluss berührungslos messen und eignen sich daher für die Messung korrosiver Gase. Darüber hinaus weisen sie fast keinen Druckabfall auf und können Massendurchflüsse messen. Andererseits sind sie nicht geeignet, wenn das Gas Verunreinigungen enthält.
6. Flächen-Durchflussmesser
Flächen-Durchflussmesser haben einen Schwebekörper in einem vertikalen, konischen Rohr, das den Durchfluss von unten nach oben blockiert, wodurch ein Druckunterschied vor und hinter dem Schwebekörper 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 Position kann der Durchfluss bestimmt werden.
Sie werden zur Messung von flüssigen oder gasförmigen Durchflüssen, Spülflüssigkeiten oder Gasen verwendet. Sie sind aufgrund ihrer einfachen Bauweise preiswert, bieten aber keine sehr hohe Messgenauigkeit.
7. Turbinen-Durchflussmesser
Turbinen-Durchflussmesser werden in der Strömung platziert und nutzen die Tatsache, dass die Drehgeschwindigkeit eines Laufrads mit einer Achse parallel zur Strömung proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist, um aus der Anzahl der Laufradumdrehungen den Volumendurchfluss zu berechnen.
Die leichte Bauweise ermöglicht einen hohen Grad an Einbaufreiheit. Leicht, kostengünstig und mit hervorragender Wiederholgenauigkeit und Ansprechempfindlichkeit eignen sie sich für die Messung großer Flüssigkeitsvolumina. Sie haben jedoch eine kurze Lebensdauer aufgrund des Verschleißes der Lager.
8. Differenzdruck-Durchflussmesser
Differenzdruck-Durchflussmesser erzeugen mit Hilfe einer Blende einen Druckabfall und nutzen die Druckdifferenz zwischen der Primär- und der Sekundärseite, um diese als Durchflussmenge zu messen.
Sie zeichnen sich durch niedrige Kosten und ein breites Anwendungsspektrum aus. Außerdem ist keine Kalibrierung des tatsächlichen Durchflusses erforderlich.
9. Kalman-Wirbel-Durchflussmesser
Kalman-Wirbel-Durchflussmesser bestehen aus einem Hindernis zur Erzeugung des Kalman-Wirbels und einer Wirbelmessmaschine. Die Durchflussmenge wird durch Messung des Kalman-Wirbels berechnet.
Der Kalman-Wirbel ist ein regelmäßiger Wirbel, der im Kielwasser des Hindernisses entsteht.
Durchflussmesser mit 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.
Er wird für die Messung von Dampf und sauberem Wasser verwendet.
10. Wirbel-Durchflussmesser
Wirbel-Durchflussmesser sind Durchflussmesser, die sich den Karman-Wirbel zunutze machen. Karman-Wirbel sind abwechselnde, regelmäßige Wirbelreihen, die stromabwärts von einem in der Flüssigkeitsströmung platzierten Objekt (Wirbelquelle) auftreten.
11. Durchflussmesser mit Durchflusszelle
Ein Durchflussmesser mit Durchflusszelle ist eine Art Blenden-Durchflussmesser, das einen Differenzdruck erzeugt, indem es eine Blende in ein von Wasser oder Luft durchströmtes Rohr einbaut, und den Wert misst, der von einem im Zufluss installierten Schwebekörper angezeigt wird.
Ergänzende Informationen: Digitale Durchflussmesser
Die meisten analogen Durchflussmesser sind Flächendurchflussmesser und werden zur Überprüfung der Durchflussmengen vor Ort eingesetzt. Sie sind kostengünstig und werden seit langem verwendet.
In den letzten Jahren sind viele Durchflussmesser in digitaler Ausführung erhältlich. Durchflussmesser mit Übertragungsausgängen sind fast ausschließlich digitale Geräte, die im Inneren mit elektronischen Bauteilen und Platinen bestückt sind. Sie haben zwar den Nachteil, dass die elektronischen Schaltkreise eine Restlebensdauer haben, sind aber bequemer, da sie eine automatische Nullpunktjustierung, eine Änderung des Messbereichswertes, eine Totalisierungsfunktion und eine Änderung der Durchflusseinheit ermöglichen.