Kostengünstige Alternative

Durchflussmessungen in großen Nennweiten

22.05.2018 Je größer, desto teurer: Sobald Durchflussmessgeräte den gesamten Rohrquerschnitt zur Messung und zum Einbau benötigen, steigen die Kosten für solche Systeme bei größeren Leitungsdurchmessern exponentiell an. Besonders in großen Wasserleitungen macht sich das bei der Erstinstallation als auch bei der Wartung und beim Gerätetausch bemerkbar. Eine Alternative dazu sind Eintauchsensoren nach dem MID-Prinzip.

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Entscheider-Facts für Betreiber und Planer

  • Sobald Durchflussmessgeräte den gesamten Rohrquerschnitt zur Messung und zum Einbau benötigen, steigen die Kosten für solche Systeme bei größeren Leitungsdurchmessern exponentiell an.
  • Eine Alternative dazu sind Eintauchsensoren auf Basis des MID-Messprinzips.
  • Der Sensor lässt sich über einen an der Rohrleitung angebrachten Flanschstutzen in die Leitung einbringen und erfasst auch Durchflüsse in teilgefüllten Leitungen.

Abb4PITsystem

Eintauchsensor PIT mit Messwertumformer UMF2: Der magnetisch-induktive Eintauchsensor wird über einen an der Rohleitung angebrachten Flanschstutzen (DN 50) in den Flüssigkeitsstrom eingebracht. Bilder: Heinrichs Messtechnik

Der Aufwand, um MIDs (magnetisch-induktive Durchflussmesser) mit Nennweiten von DN 1000 oder größer und Massen von mehreren hundert Kilogramm bis mehreren Tonnen zu bewegen und in Rohrleitungen einzubauen, ist enorm. Beim Nachrüsten müssen dazu bestehende Leitungen oft an schwer zugänglichen Stellen geöffnet werden – und auch das Ersetzen einer gesamten Leitungssektion ist aufwendig und teuer. Und häufig stellt man erst nach Fertigstellung und Inbetriebnahme von Anlagen fest, dass an bestimmten Stellen im Leitungssystem ein Einsatz von Messungen sinnvoll wäre.

Hohe Genauigkeit und niedriger Aufwand für die Inbetriebnahme

Hierfür bietet der Einsatz des Messsystems PIT von Heinrichs Messtechnik eine sehr attraktive Lösung. Der magnetisch-induktive Eintauchsensor wird über einen an der Rohrleitung angebrachten Flanschstutzen (DN 50) in den Flüssigkeitsstrom eingebracht. Ebenso wie klassische magnetisch-induktive Sensoren in Inline-Bauweise wird auch durch den Eintauchsensor ein elektromagnetisches Feld erzeugt, in welchem beim Durchgang von elektrisch leitenden Teilchen eine Spannung proportional zur Fließgeschwindigkeit induziert wird. Die nachgeschaltete Auswerteelektronik wandelt die Sensorspannung in Normsignale wie 4…20mA, Hart oder Zählimpulse, um.

Mit dem magnetisch-induktiven Durchflussmesser wird der Volumendurchfluss von Flüssigkeiten mit und ohne Feststoffanteil druckverlustarm gemessen oder überwacht, vorausgesetzt die elektrische Leitfähigkeit des zu messenden Mediums beträgt mehr als 5 μS/cm. Druck, Temperatur, Dichte und Viskosität haben keinen Einfluss auf die Messung. Verglichen mit magnetisch-induktiven Eintauchsystemen, die beispielsweise im Maschinenbau als Strömungswächter genutzt werden, sind die Eintauchsensoren deutlich genauer: Während Erstere mit Spulen von einem

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Mittels einer Ein- und Ausbauvorrichtung lässt sich der Sensor zu Wartungs- und Reinigungszwecken aus der Rohrleitung entnehmen und wieder einbauen, ohne den Prozess zu unterbrechen.

Durchmesser zwischen 25 bis 31 mm arbeiten, verfügen Feldgeräte über sehr leistungsstarke, bis zu 60 mm durchmessende Spulen. Clamp-on-Ultraschallsysteme sind – bei ähnlicher Genauigkeit – vergleichsweise teuer und erfordern einen erhöhten Aufwand bei der Inbetriebnahme. Überdies haben diese Systeme, verursacht durch Ablagerungen an der Rohrwandung, sehr häufig eine deutlich geringere Langzeitstabilität. An Rohrleitungen aus inhomogenen Materialien, wie z. B. armiertem Beton, können Clamp-on-Ultraschallgeräte nicht eingesetzt werden.

Nachträglicher Einbau möglich

Mit einer für das Gerät entwickelten Ein- und Ausbauvorrichtung lässt sich der Sensor zu Wartungs- und Reinigungszwecken aus der Rohrleitung entnehmen und wieder einbauen, ohne den Prozess zu unterbrechen. Bei Bedarf kann der Sensor sehr einfach vorübergehend an anderen Messstellen eingesetzt und sofort betrieben werden. Ein Eintauchsystem kann auch nachträglich in Rohrleitungen eingebaut werden. Nicht wenige Kunden belassen alte, defekte MIDs, in den Rohrleitungen und rüsten kurz davor oder danach ein Eintauchgerät nach. Der Eintauchsensor lässt sich an verschiedenen Positionen der Rohrwandung einbauen, was die Flexibilität des Systems erhöht. Ebenso wie bei herkömmlichen MIDs ist eine bidirektionale Messung des Durchflusses möglich. In komplexen Rohrleitungssystemen mit veränderlichen Ausbildungen des Durchflussprofils können mit dem PIT-Sensor aufgrund des geringen Installationsaufwands Messungen immer an der optimalen Position durchgeführt werden, an der ein Leitungsabschnitt optimal gefüllt ist. Dabei misst der Sensor unabhängig von der Rohrleitungsgeometrie.

Abb6Einbaumöglichkeiten

Einbaumöglichkeiten des PIT-Sensors.

Auch bei nicht vollständig gefüllten Rohrleitungen oder in offenen Gerinnen lässt sich die Fließgeschwindigkeit bestimmen: Ist die Leitungsgeometrie bekannt, kann sehr einfach auf die Durchflussmenge umgerechnet werden. Das Messsystem liefert auch bei geringen Fließgeschwindigkeiten ab 0,5 m/s gute Messergebnisse. Mit dem strömungsoptimiert geformten Sensorkopf erreicht das System Genauigkeiten von 1,5 % vom aktuellen Messwert. Um die Präzision bei verschiedenen Strömungszuständen sicherzustellen, sind spezielle Spulen für Strömungsgeschwindigkeiten von 0 bis 5 m/s und 0 bis 10 m/s wählbar.

Das Gerät eignet sich zum Einbau in Rohrleitungen mit Durchmessern von DN 125 bis DN 2000. Die Standard-Bauform, die für Nennweiten bis DN 600 mm einsetzbar ist, verwendet einen Sensorschaft aus PFA mit Elektroden aus Hastelloy, was ein Anhaften von Schmutzpartikeln verhindert und ein sehr gutes Messsignal liefert. Eine umfangreiche Palette an Materialien für den Sensorschaft (Edelstahl, PTFE, PFA) sowie für die Messelektroden (Hastelloy, Tantal, Platin) ermöglicht den Einsatz in nahezu jedem Medium bei Prozess­temperaturen von -40 bis 150 °C und Drücken bis 40 bar. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Atmosphären gibt es Ausführungen mit Atex- bzw. IEC-Ex-Zertifikat. Die Möglichkeit der Kommunikation über Hart sowie die programmierbare Ausgabe von Alarmen sowie eine schnelle Ansprechzeit des Sensors machen den PIT zu einem leistungsstarken und universellen Mess- und Überwachungssystem in der Prozessautomatisierung.

Achema 2018 Halle 11.1 – C26

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www.heinrichs.eu

 

Heftausgabe: Juni/2018
Rüdiger Marten ist Area Sales Manager bei Heinrichs  Messtechnik

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