CT-Produktfokus: Durchflussmesstechnik

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03.02.2011 Zwar wurden in der jüngsten Vergangenheit keine gänzlich neuen Durchflussmesstechniken entwickelt, trotzdem weisen viele Geräte Neuerungen auf, die dem Anwender Einsatz und die Bedienung erleichtern oder Automatisierungs- und Einbaumöglichkeiten erweitern. Einen Überblick über aktuelle Innovationen in verschiedenen Bereichen gibt der CT-Produktfokus Durchflussmesstechnik.

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Die Massedurchflussmessung nach dem Coriolis-Prinzip ist im Gegensatz zur Volumendurchflussmessung unabhängig von Einflüssen wie Druck, Temperatur, Dichte und Viskosität des Mediums. Die Coriolis-Messgeräte arbeiten mit einer hohen Messgenauigkeit, liegen jedoch in einem hochpreisigeren Segment als viele Geräte mit anderen Messprinzipien.

Einsatz in korrosiven Medien

Das Coriolis-Durchflussmessgerät Promass H von Endress+Hauser ist nun mit Tantal-Messrohr verfügbar. Es kommt eine Werkstofflegierung aus Tantal mit 2,5 % Wolfram-Anteil zum Einsatz. Das Gerät ist für den Einsatz in SIL2- und 3-Anwendungen geeignet. Damit lässt sich das Coriolis-Gerät in sicherheitsrelevanten Applikationen einsetzen und eignet sich für hochkorrosive Medien unter anspruchsvollen Prozessbedingungen. Es kombiniert Massedurchfluss-, Dichte- oder Konzentrationsmessung im Langzeitbetrieb mit hoher Prozesssicherheit und flexiblem Einsatzbereich. Das Messrohr ist in den Nennweiten DN15 und 25 verfügbar (DN8, 40 und 50 sollen folgen), deckt einen Temperaturbereich von -50 bis 150?°C sowie einen Druckbereich bis PN40 ab.

Statusvergleich ohne Prozessbeeinträchtigung

Die Coriolis-Durchflussmessgeräte der F-Serie von Emerson Process Management sind jetzt mit der Messgeräte-Verifikation Smart Meter Verification sowie zusätzlichen digitalen Kommunikationsprotokollen verfügbar. Mithilfe der Verifikation lassen sich der strukturelle und der messtechnische Zustand des Geräts einfach überprüfen. Höhere Prozessorleistung und der 2400S-Messumformer, die beide die MVD-Technologie nutzen, ermöglichen diese Fähigkeit. Die Messgeräte-Verifikation vergleicht den Status des gesamten Messsystems im eingebauten Zustand mit den Werksvorgaben, ohne jedoch den Prozess zu beeinträchtigen. Der Messumformer enthält als Option die Protokolle für Devicenet und Profibus-DP und bietet acht Kommunikationsprotokolle an.

Die Micro Motion Elite Messsysteme in Coriolis-Technologie des selben Herstellers sind für geringe Durchflüsse konzipiert und haben eine kompakte Bauform mit entleerbarem, 50 mm breitem und 4 kg leichtem Gehäuse. Die Messsysteme sind in nominellen Durchmessern von 2 und 4 mm verfügbar, und ein Sekundärgehäuse gehört zu ihrer Ausstattung. Die medienberührten Teile sind aus 316L Edelstahl gefertigt, das Gehäuse des Sensors ist in poliertem 316L mit gerundeten Kanten erhältlich. Sie sind gut zu reinigen und korrosionsbeständig, besonders in der Ausführung mit Ni-Legierung, die auch Drücken bis 413 bar stand hält. Dadurch eignen sich die Messgeräte beispielsweise für hygienische oder Offshore-Anwendungen. Die Elektronik der Coriolis-Messgeräte ermöglicht rauschfreies Verarbeiten der Signale. Die Geräte sind in 2- oder 4-Leitertechnik mit verschiedenen analogen Ausgängen oder digitaler Kommunikation wie Foundation Fieldbus, Profibus DP oder Devicenet verfügbar. Die Genauigkeit beträgt 0,05 % für Flüssigkeiten und 0,35 % für Gase.

Strömungsprofil beeinflusst MID nur marginal

Bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung erfassen Messelektroden Spannungsveränderungen nach dem Faraday‘schen Induktionsgesetz im Messrohr. Das Messprinzip arbeitet dabei unabhängig von Druck, Temperatur und Viskosität des zu messenden Mediums.

Kleine und große Durchflüsse messen

Mit dem magnetisch-induktiven Wasserzähler Waterflux von Krohne lassen sich sowohl kleine als auch große Durchflüsse präzise in Wassernetzen messen. Bei seinem Einbau sind keine bestimmten Formen oder Längen hinsichtlich Ein- und Auslaufstecken notwendig, er lässt sich beispielsweise direkt zwischen zwei Rohrbögen einbauen. Die innere Einschnürung des Messrohrs weist ein Rechteckprofil auf, welches die Fließgeschwindigkeit erhöht, das Strömungsprofil einheitlich erscheinen lässt und turbulente Schwankungen des Strömungsprofils reduziert bzw. komplett vermeidet. Somit lassen sich mit dem Gerät auch sehr kleine Durchflussgeschwindigkeiten genau bestimmen. Ohne Ein- und Auslaufstrecke (DN0/DN0) beträgt die Messgenauigkeit 0,3%, bei DN3/ DN1 beträgt sie 0,2%.

Strömungen in beide Richtungen messen

Für die bidirektionale Durchflussmessung von Flüssigkeiten mit einer Leitfähigkeit >5µS/cm (>20µS/cm bei demineralisiertem Wasser) eignet sich der magnetisch-induktive Messumformer M2000. Der neu konzipierte Transmitter von Badger Meter verfügt über eine bedienerfreundliche Menüführung mit einem beleuchteten vierzeiligen Display. Bei einer Messgenauigkeit von 0,25% vom Messwert stellt der Messumformer sämtliche Informationen, vom aktuellen Durchfluss über Gesamt- und Tageszähler bis hin zu eventuellen Störmeldungen, zur Verfügung. Standardmäßig verfügt er über vier frei programmierbare Digitalausgänge, einen digitalen Eingang, USB-Schnittstelle und einen Stromausgang. Der Messumformer ist in einem Gehäuse der Schutzklasse IP67 verfügbar und und misst alle leitfähigen Flüssigkeiten in Rohrnennweiten von DN6 bis DN 2000.

Durchfluss mittels hochfrequenter Schallwellen messen

Die Ultraschall-Durchflussmesstechnik, egal ob Doppler- oder Laufzeitdifferenz-Verfahren, ob mit Clamp-on- oder Einbausensoren, lässt sich auch bei großen Rohrnennweiten einsetzen. Die Geräte haben eine lange Lebensdauer und lassen sich auch nachträglich einbauen, ihre Messergebnisse hängen jedoch stark vom Strömungsprofil des Mediums ab.

Messung bei kleinen Leitungsquerschnitten

Der Atrato Ultraschall-Durchflussmesser von Titan Enterprises dient zur Messung von laminaren bis turbulenten Flüssigkeitsströmungen. Er arbeitet nach dem Prinzip der Laufzeitmessung und sendet symmetrische und konzentrische Signale aus, die eine hohe Messgenauigkeit ermöglichen. Die Gewindeanschlüsse für den Durchflussmesser sind aus einem Hochleistungspolymer gefertigt, das chemisch beständig ist und Betriebstemperaturen bis zu 130 °C widersteht. Außerdem entspricht das Material den FDA-Anforderungen und ist reinigungs- und lösungsmittelbeständig. Der Durchflussmesser lässt sich dadurch in hygienischen Anwendungen, beispielsweise der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, einsetzen.

Pulsierende Ströme überwachen

Pulsierende oder nicht kontinuierliche Volumenströme lassen sich mit dem Durchflussmessgerät Dulcoflow von Prominent erfassen. Das Ultraschallgerät misst flüssige Medien berührungslos nach dem Prinzip der Laufzeitmessung und überwacht die durchgeflossene Menge. Die Funktion ohne bewegliche Teile ermöglicht verschleißfreien Betrieb sowie lange Standzeit. Das Gerät wird direkt in die Leitung des zu messenden Mediums installiert, wobei Nennweiten von 6/4, 8/5 oder 12/9mm verfügbar sind. Auch aggressive Medien lassen sich mit dem Durchflussmesser erfassen, die medienberührenden Teile bestehen aus chemikalienbeständigem PVDF/PTFE. Der Messbereich des Geräts liegt zwischen 0,1 und 30l pro Stunde; die Genauigkeit beträgt – abhängig vom Messbereich – weniger als 2%. Ein zweizeiliges Display, Statusleuchten und Folientasten ermöglichen einfache Bedienung.

Toxische Medien von außen messen

Für die Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmessung mit einfacher Datenkommunikation eignet sich der Sitrans FST020 von Siemens. Das Gerät mit einer Genauigkeit von 1 bis 2% ist als Einstiegsmodell gedacht und eignet sich für nahezu alle Flüssigkeiten. Es lässt sich an Rohren mit Nennweiten bis DN?9?000 einsetzen und ist zugeschnitten auf Anforderungen von Basisanwendungen aus Chemie, Prozessindustrie, Energiewirtschaft, Wasser und Abwasser. Mithilfe von einfachen Konfigurations- und Einstelloptionen ist eine zügige Inbetriebnahme des Durchflussmessgeräts möglich. Eine RS-232-Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation mit dem Gerät. Außerdem ist für das Gerät optional die WideBeam-Sensortechnologie erhältlich, die anspruchsvolle Anwendungen im laufenden Betrieb aufgrund hoher Reproduzierbarkeit und Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der physikalischen Eigenschaften des Mediums ermöglicht. Die Clamp-on-Geräte eignen sich für Nachrüstung und für Durchflussmessung bei korrosiven, toxischen oder stark druckbeaufschlagten Flüssigkeiten.

Durchflussmessung ohne Berührung

Um berührungslos den Volumenstrom von nichtleitenden und leitenden Flüssigmedien zu messen, lässt sich der Ultraschall-Durchflusssensor FFU von Sick einsetzen. Das Gerät, das nach dem Phasen-Differenzverfahren arbeitet, hat eine kompakte Bauform sowie einen dichtungsfreien Sensoraufbau. Außerdem entspricht es der Schutzart IP67 und erlaubt Sicherheit bei der Prozessseite, auch beim Einsatz unter widrigen Bedingungen. Weiterhin hat der Sensor ein großes Display und ist in Nennweiten von DN10 bis DN25 erhältlich. Er deckt einen Anwendungsbereich von 0,3 bis 240l/min ab mit einer Genauigkeit kleiner 2% vom Endwert. Der Sensor ist in Nennweiten von DN10 bis DN25 verfügbar, hat eine EHEDG-Zertifikat und ist aus FDA-konformem Materialien gefertigt. Daher lässt er sich für Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel sowie beispielsweise auch in Verpackungsprozessen einsetzen.

Installationssystem für Clamp-on-Durchflusssensoren

Die Genauigkeit und die Güte der Messung mit Clamp-On-Ultraschallsensoren hängt entscheidend von der korrekten und festen Anbringung der auf dem Rohr ab. Für die Festinstallation wurden von Flexim deshalb die Sensorsysteme Variofix entwickelt. Sie vereinfachen die Anbringung der Sensoren am Rohr. Fehlinstallationen sind laut Anbieter praktisch ausgeschlossen. Mit den Sensoren ist eine genaue Feinjustierung des Sensorabstands jederzeit möglich. Die Sensorsysteme sorgen für einen konstanten hohen Anpressdruck der Sensoren an das Rohr, selbst bei stark schwankenden Temperaturen. Für dauerhaft gute und verschleißfreie akustische Ankopplung sorgen Pads des Herstellers. Die Sensortypen sind in explosionsgeschützten und IP68-Ausführungen verfügbar. Die Ausführung Variofix L ist die Standardsensorbefestigung, für besonders raue Bedingungen wird die Variante Variofix C angeboten. Beide bestehen aus korrosionsbeständigem Edelstahl.

Einfach und genau mit Messrohr und Schwebekörper erfassen

Eine relativ simple und günstige Messmethode stellt die Schwebekörper-Durchflussmessung dar. In einem konusförmigen, vertikalen Messrohr bewegt sich ein Körper aus Glas oder Metall entsprechend Dichte, Viskosität und Fließgeschwindigkeit des Mediums an einer Skala entlang. Wird das Messrohr aus Glas gefertigt, bietet es zusätzlich die Möglichkeit, wie durch ein Schauglas das Medium zu beobachten.

Positionserfassung im Messrohr

Der ZE 3075 ergänzt das Elektronikkonzept der Schwebekörper-Durchflussmesser DFM 165 bis DFM 200 von ASV Stübbe. Er dient zur Registrierung der Bewegung von Schwebekörper im Messrohr und setzt dessen Position in ein 4…20-mA-Signal um. Das Gerät hat dazu eine Kette von Reedkontakten, die über einen abgesetzten Magneten im Schwebekörper des Durchflussmessers geschaltet werden. Seine Montage erfolgt über die Schwalbenschwanzführung am Messrohr, und nach einer einmaligen Einstellung arbeitet das Gerät wartungsfrei.

Einstellventilposition variabel

Die Schwebekörper-Durchflussmessgeräte der DK-Serie von Krohne sind in der Ausführung „Einstellventil am Ausgang“ verfügbar. Die Serie besteht aus einer Reihe von Kleinstmengen-Durchflussmessgeräten mit Glas- oder Metallkonen. Sie kommen zum Beispiel in der Zuleitung zu Gaschromatographen oder in Inertisierungsgasmessungen zum Einsatz und verringern Messfehler gegenüber herkömmlichen Schwebekörper-Durchflussmessern. Denn drosselt ein Ventil bei der Messung von Gasen am Eingang des Messgerätes den Durchfluss, sinkt der Druck im dahinterliegenden Messrohr. Beispielsweise hat eine Reduzierung des Drucks im Messrohr von 5 auf 4 bar Absolutdruck einen Messfehler zur Folge, der knapp 12% beträgt. Daher zeigt das Messgerät mehr oder weniger Gasdurchfluss an, als tatsächlich geschieht. Ist das Ventil am Ausgang positioniert, entsteht der Druckabfall erst hinter dem Messrohr und nimmt folglich keinen Einfluss auf die Messung.

Sicher mit Prozessgasen umgehen

Der FCM-Durchflussregler von Bibus ermöglicht Prozesssicherheit überall dort, wo mit Prozessgasen gearbeitet wird. Die Reihe ist kompakt, hat geringes Gewicht, kurze Ansprechzeit und hohe Genauigkeit. Über einen Ausgang am Gerät erfolgt direkt die Protokollierung der Durchflussmengen. Die eingestellten Werte lassen sich über eine Schnittstelle oder direkt am Gerät über eine Folientastatur jederzeit überwachen und ändern. Zusätzlich zeigt ein übersichtliches Display die Werte an. Für die Funktionen stehen verschiedene analoge und digitale Ein- und Ausgänge zur Verfügung.

Edelstahlgehäuse für Reinigungsbeständigkeit

Bürkerts digitale Durchflusstransmitter der Typen 8026, 8036 und 8076 sind im Edelstahlgehäuse erhältlich. Aufgrund ihrer Verarbeitung haben sie eine lange Lebensdauer und hohe Beständigkeit gegenüber Reinigungschemikalien. Ihre Prozessoren und Software wurden gegenüber Vorgängermodellen verbessert. Sie haben einen 4…20-mA-Ausgang und sind in den Versionen Basic (1 x NPN-Transistor-Ausgang) und Advanced (2 x NPN/PNP-Transistor-Ausgang) verfügbar. Außerdem sind die Displays mit Hintergrundbeleuchtung abnehmbar und lassen sich per Joystick programmieren. Die Durchflusstransmitter mit
Flügelrad entsprechen den UL-Sicherheitsstandards und verfügen über die Schutzklasse IP65/67. Sie lassen sich in Prozessautomation, Wasseraufbereitung, für Nahrungsmittel, Pharma, Molkerei, Brauerei und Kosmetik einsetzen.

Prozessdaten auch in rauer Umgebung erhalten

Bei dem Zweileiter-Messumformer der Serie 2200S von Emerson Process Management lassen sich die Coriolis-Sensoren der Elite- und der F-Serie einbinden. Die Verbindung mit den Sensoren der F-Serie erweitert das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten auf Anwendungen mit Nennweiten von DN2 bis DN150 und Durchflüssen von 2 bis 544500kg/h. Er bietet volle Leistungsdaten ohne die Einschränkungen, die Temperatur und Viskosität in der Regel auferlegen. Das Gehäuse ist für den Einsatz in rauer Umgebung in Edelstahl verfügbar, außerdem ist der Messumformer nach Atex für die Zone 1 zugelassen.

Handhabung von Sensoren vereinfacht

Bei der Handhabung verschiedener Messverfahren und Sensortypen in der Wasser- und Abwasserbranche lässt sich deren Bedienung vereinfachen. Der Messumformer für Flüssigkeitsanalysen Optisens Mac 100 von Krohne stellt dafür ein Bedienkonzept dar, das sowohl für Durchfluss- als auch für Analysenmessgeräte bzw. für physikalische und analytische Parameter einheitlich ist. Der Messumformer misst verschiedene Parameter, beispielsweise pH/Redox und freies Chlor, und bietet – davon und vom Sensortyp unabhängig – einheitliche Inbetriebnahme und Bedienung. Außerdem lassen sich zwei unterschiedliche Parameter messen bzw. zwei unterschiedliche Sensoren an den Umformer anschließen, wodurch die Installation eines zweiten Messumformers unnötig wird.

Heftausgabe: Februar 2011

Über den Autor

Tina Walsweer, Redaktion
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