Volumetrischer Durchflussmesser - Funktionsweise, Typen und Auswahl

Volumendurchflussmesser messen das Flüssigkeitsvolumen, das pro Zeiteinheit durch einen bestimmten Punkt in einem System fließt. Der Wert wird in der Regel in Einheiten wie Litern pro Minute oder Kubikmetern pro Stunde angegeben. Die Messung der Durchflussmenge ermöglicht eine genauere Überwachung und Steuerung von Durchflussprozessen in einer Vielzahl von Branchen. Dieser Artikel befasst sich mit den verschiedenen Arten von Volumendurchflussmessern und den allgemeinen Auswahlkriterien.

Inhaltsübersicht

• Volumetrischer Durchfluss
• Volumetrischer Durchflussmesser
• Komponenten
• Typen von volumetrischen Durchflussmessern
• Auswahlkriterium
• FAQs

Volumetrischer Durchfluss

Die volumetrische Durchflussmenge ist die Flüssigkeitsmenge (Abbildung 2, Bezeichnung V), die innerhalb eines bestimmten Zeitraums durch eine bestimmte Fläche (Abbildung 2, Bezeichnung A) fließt. Es quantifiziert den dreidimensionalen Raum der Flüssigkeit, während sie durch das Gerät fließt. Dividieren Sie das Flüssigkeitsvolumen durch die Durchflusszeit, um den volumetrischen Durchfluss zu erhalten.

Volumetrischer Durchflussmesser

Ein Volumendurchflussmesser misst den volumetrischen Durchfluss. Volumetrische Durchflussmesser werden häufig in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Öl- und Gasindustrie, in der Wasser- und Abwasserwirtschaft, in der chemischen Verarbeitung und in der Pharmaindustrie. Sie sind von entscheidender Bedeutung für die Überwachung und Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses in Rohrleitungen und gewährleisten genaue Messungen zur Prozessoptimierung, zu Abrechnungszwecken und zur Aufrechterhaltung der Systemeffizienz.

Nehmen wir zum Beispiel einen Durchflussmesser, der in einer Wasserleitung installiert ist und eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 1,5 Metern pro Sekunde misst. Wenn die Querschnittsfläche des Rohrs 0,25 Quadratmeter beträgt, berechnet der Durchflussmesser den Volumendurchfluss als 0,375 Kubikmeter pro Sekunde (1,5 m/s * 0,25 m²). In unserem Artikel über Durchflussmesser finden Sie weitere Informationen über die Definition und die Arten von Durchflussmessern.

Komponenten

Die verschiedenen Komponenten eines volumetrischen Durchflussmessers messen und liefern Informationen über den Flüssigkeitsdurchfluss und ermöglichen so die Überwachung, Steuerung oder weitere Analyse. Diese Komponenten können je nach Art des Durchflussmessers variieren; die allgemeinen Komponenten eines volumetrischen Durchflussmessers werden im Folgenden erläutert:

• Primäres Element: Das Primärelement ist der Teil des Durchflussmessers, der direkt mit dem Flüssigkeitsstrom interagiert und einen messbaren Effekt erzeugt. Es kann verschiedene Komponenten wie Öffnungen, Düsen, Venturis oder Strömungsrohre enthalten. Diese Elemente verursachen einen Druckabfall oder andere physikalische Veränderungen in der Flüssigkeit, die mit dem volumetrischen Durchfluss korreliert werden können.
• Schallwandler: Der Druckwandler wandelt die vom Primärelement erzeugten physikalischen Parameter in ein elektrisches Signal um, in der Regel unter Verwendung von Sensoren (wie Druck- oder Temperatursensoren).
• Transmitter: Der Messwertgeber empfängt das elektrische Signal vom Messwertaufnehmer, verarbeitet es und liefert nützliche Informationen zur Durchflussmessung. Sie kann Funktionen wie Verstärkung, Kompensation von Umweltfaktoren und Umwandlung in ein Ausgabeformat für die Anzeige oder Übertragung übernehmen.
• Anzeige/Indikator: Das Display bzw. die Anzeige liefert eine visuelle Darstellung der gemessenen Durchflussmenge. Bei einigen fortschrittlichen Durchflussmessern kann die Anzeige zusätzliche Informationen wie Durchflusstrends, Alarme, Diagnosen oder Kommunikationsfunktionen liefern.
• Kommunikationsschnittstelle: Viele moderne Durchflussmessgeräte verfügen über Kommunikationsschnittstellen zur Übertragung der Durchflussdaten an externe Geräte oder Kontrollsysteme. Diese Schnittstellen können analog (4-20 mA), digital (wie RS-485 oder Modbus) oder drahtlos (wie Bluetooth oder Wi-Fi) sein und ermöglichen die Integration von Automatisierungssystemen.

Typen von volumetrischen Durchflussmessern

Akustische Oberflächenwellen (SAW) Durchflussmesser

SAW-Durchflussmesser (Abbildung 1) sind nicht-intrusive Geräte, die akustische Oberflächenwellen zur Messung der Durchflussrate einer Flüssigkeit verwenden. Sie arbeiten, indem sie die Veränderungen in der Wellenausbreitung analysieren, die durch die Flüssigkeitsströmung verursacht werden. SAW-Durchflussmesser bieten Vorteile wie Unauffälligkeit, hohe Genauigkeit und geringe Wartungsanforderungen. Sie finden Anwendung in der Lebensmittelverarbeitung, der Wasserwirtschaft, der chemischen Verarbeitung sowie der Öl- und Gasindustrie. Lesen Sie unseren Artikel über den Durchflussmesser Burkert 8098, um mehr über die Arbeitsweise, das Funktionsprinzip und andere Merkmale von SAW-Durchflussmessern zu erfahren.

Durchflussmesser mit Differenzdruck

Differenzdruck-Durchflussmesser messen die Druckdifferenz des Durchflusses über ein Hindernis. Sie machen sich das Bernoulli-Prinzip zunutze, das besagt, dass der Differenzdruck über dem Hindernis proportional zum Quadrat der Durchflussmenge ist. Die wichtigsten Arten von Differenzdruck-Durchflussmessern sind Messblende, Venturi und Annubar.

• Blenden: Blenden-Durchflussmessgeräte haben ein Hindernis, das aus einer dünnen Platte mit einer genau bemessenen Blende besteht. Die Blende verursacht einen Druckabfall in flüssigen oder gasförmigen Medien, die sie durchströmen.
• Venturi: Venturi-Messgeräte haben ein sich verjüngendes Rohr, das den Durchflussbereich verkleinert, wodurch die Durchflussgeschwindigkeit erhöht und der Druck verringert wird.
• Annubar: Annubar-Durchflussmesser haben druckmessende Anschlüsse entlang eines Rohres oder Stabes im Durchfluss. Der Differenzdruck wird durch Messung des Drucks an verschiedenen Anschlüssen ermittelt.

Differentialfläche (Rotameter)

Rotameter haben ein sich verjüngendes Rohr, ähnlich wie Venturi-Differenzdruck-Durchflussmesser, um einen Druckabfall im Durchflussmesser zu verursachen. Sie haben auch einen Schwimmer, der durch die nach oben gerichtete Kraft der fließenden Flüssigkeit ausgeglichen wird. Die Position des Schwebekörpers zeigt die Durchflussmenge an.

Mechanische Durchflussmesser

Mechanische oder Turbinen-Durchflussmesser unterscheiden sich von elektronischen Durchflussmessern dadurch, dass sie einen Rotor mit Schaufeln oder Flügeln im Strömungsweg haben. Die Strömung treibt den Rotor mit einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit an. Lesen Sie unseren Artikel über Schaufelrad-Durchflussmesser, um mehr zu erfahren.

Ultraschall-Durchflussmesser

Ultraschall-Durchflussmessgeräte übertragen Ultraschallsignale durch das Medium und messen die Zeit, die die Signale für den Weg stromaufwärts und stromabwärts benötigen. Aus der Laufzeitdifferenz lässt sich die Durchflussmenge berechnen. Diese Messgeräte sind nicht invasiv und eignen sich für eine Vielzahl von Flüssigkeitstypen.

Vortex-Durchflussmesser

Vortex-Durchflussmesser nutzen den von-Kármán-Effekt. Im Inneren des Zählers befindet sich ein stumpfer, erhabener Bereich. Wenn die Flüssigkeit an diesem Bereich vorbeiströmt, entstehen abwechselnde Wirbel. Eine flexible Sensorlasche im Durchflussmesser biegt und schwingt sich, um die Frequenz der Wirbel zu messen. Die Häufigkeit der Wirbel ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Diese Durchflussmesser sind hochgenau und für eine Reihe von Flüssigkeiten geeignet.

Magnetische Durchflussmesser

Magnetische Durchflussmesser machen sich das Faraday'sche Gesetz der elektromagnetischen Induktion zunutze. Dieser Durchflussmesser erzeugt ein Magnetfeld. Wenn eine leitende Flüssigkeit durch das Magnetfeld fließt, wird eine elektromotorische Kraft (Spannung) erzeugt, die proportional zur Durchflussmenge ist. Diese Durchflussmesser eignen sich am besten für leitfähige Flüssigkeiten wie Wasser, Abwasser und Chemikalien. Sie haben relativ geringe Druckverluste.

Auswahlkriterium

Beachten Sie bei der Auswahl eines Volumensensors die folgenden allgemeinen Kriterien:

1. Größe und Art des Anschlusses: Achten Sie auf die Kompatibilität mit der Größe und dem Typ des Anschlusses (Klemme, Flansch oder Gewinde), um eine ordnungsgemäße Installation zu gewährleisten.
2. Anforderungen und Zulassungen der Industrie: Die Durchflussmesser verfügen über verschiedene Zertifizierungen wie Food Grade (für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie), ATEX Zone 2 und ATEX Zone 22 (für explosionsgefährdete Bereiche), UL und ECEx Zone 2 und 22 (internationaler Standard für explosionsgefährdete Bereiche).
3. Elektrische Anforderungen: Überprüfen Sie die Kompatibilität mit dem angegebenen Spannungsbereich und den Anschlusstypen (Kabelverschraubungen und Steckertyp), um eine ordnungsgemäße elektrische Integration sicherzustellen.
4. Anzeige und Sendertyp: Überlegen Sie, ob eine Anzeige für die Überwachung der Durchflussmenge vor Ort erforderlich ist. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Messwertgeber die erforderlichen Kommunikationsprotokolle, Datenformate und Anschlussoptionen für eine nahtlose Integration in das vorhandene Steuerungs- oder Überwachungssystem unterstützt.
5. Betriebsparameter: Stellen Sie sicher, dass der Durchflussmesser innerhalb der erforderlichen Temperatur- und Druckbereiche arbeiten kann.
6. Kommunikationsprotokoll: Prüfen Sie die Kompatibilität mit dem angegebenen Kommunikationsprotokoll (z. B. büS), um eine nahtlose Integration mit dem Steuerungs- oder Überwachungssystem zu gewährleisten.

Lesen Sie unseren Artikel über die Installation von Durchflussmessern, um weitere Informationen über Probleme bei der Flüssigkeitsmessung und die richtige Montagetechnik für den Durchflussmesser zu erhalten.

FAQs

Wie wähle ich den richtigen Durchflussmesser für meine Anwendung?

Bei der Auswahl eines Durchflussmessers sind die Flüssigkeitseigenschaften, der Durchflussbereich, die gewünschte Genauigkeit, die Installationsanforderungen und die Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen.

Kann ein Durchflussmesser in eine bestehende Rohrleitung eingebaut werden?

Ja, Durchflussmesser können nachträglich in bestehende Rohrleitungen eingebaut werden, wenn die Installationsanforderungen, die Rohrdimensionen und die Durchflussprofile richtig berücksichtigt werden, um genaue Messungen zu gewährleisten.