Welche Durchflussmesstechniken gibt es?
Zahlreiche industrielle Prozesse benötigen eine exakte Überwachung der Durchflusswerte von Flüssigkeiten und Gasen. Die Auswahl der optimalen Strömungs- und Durchflussmesstechnik hängt von der konkreten Anwendung und der Art der Prozessmedien ab. Entscheidende Kriterien sind hier unter anderem Prozessdruck- und Temperaturbereiche des Mediums, Viskosität und chemische Aggressivität. WIKA hat ein umfangreiches Portfolio an primären Durchflusselementen zu bieten: unter anderem Messblenden, Messstrecken, Durchflussdüsen / Venturidüsen, Venturirohre, Staudrucksonden / Pitotrohre und Drosselblenden.
Das meistgenutzte Verfahren in der industriellen Messtechnik basiert auf dem Prinzip der Differenzdruckmessung. Eine Verengung des Querschnitts in der Rohrleitung verursacht eine Verminderung des Druckes und eine proportionale Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit.
Somit genügt die exakte Ermittlung des Differenzdruckes vor und nach der Verengung zur Berechnung des Massedurchflusses oder des Volumendurchflusses. Die Herleitung der Größen beruht auf der Ermittlung der Durchflusskoeffizienten mit Hilfe der Bernoulli-Gleichung. Diese Methode bezeichnet man auch als Wirkdruckverfahren.
Wann kommen Messblenden zum Einsatz?
Durch die einfache Bauweise gemäß ISO 5167-2 und ihren problemlosen Einbau auch in bestehende Rohrsysteme eignen sich Messblenden hervorragend für die Durchflussmessung in zahlreichen Anwendungen in Chemie und Petrochemie, sowie in der Wasseraufbereitung. Eine Vielzahl von Varianten kann für die exakte Durchflussmessung von Gasen, Flüssigkeiten und Dämpfen angewendet werden.
Je nach Betriebsbedingungen stehen RF-, FF- oder RTJ-Dichtflächen zur Verfügung. Um einen optimalen Einbau zu gewährleisten werden Bohrung und Geometrie der Messblenden nach Kundenangabe für die jeweilige Anwendung angepasst. Für hohe Genauigkeiten von ≤ ±1,0 % der tatsächlichen Durchflussmenge kommen Steckblenden mit längeren Messstrecken zum Einsatz.
Wann wird eine Drosselblende angewendet?
Die Drosselblende finden Anwendung, wenn der Druck reduziert oder die Durchflussrate begrenzt werden soll. Die Drosselblende kann je nach Kundenanforderung als Einstufen-Drosselblende oder als Mehrstufen-Drosselblende eingesetzt werden.
Wie funktionieren Staudrucksonden (Pitotrohre)?
Diese Variante der Durchflussmesstechnik basiert auf dem sogenannten Staudruckprinzip. Diese stabförmigen Durchflussmesser verfügen über mehrere Druckentnahmeöffnungen vor und hinter der Strömungsrichtung und werden senkrecht in die Rohrleitung eingebaut. Dieses Messverfahren erlaubt ein genaueres Profil für Geschwindigkeit im Rohrinneren und somit eine exakte Durchflussmessung.
Die Strömung bewirkt auf der Vorderseite einen dynamischen Druck während auf der Rückseite der Druckwert konstant bleibt. Die entstehende Druckdifferenz dient als Grundlage zur Berechnung des Masse- und Volumendurchflusses. Zur Kontrolle in einer Fernwarte kann ein Differenzdrucktransmitter an der Staudrucksonde angeschlossen werden, um ein konstantes Signal, proportional zum Durchfluss zu generieren. Für die lokale Anzeige des Durchflusses dienen Differenzdruckmanometer oder Differenzdruckschalter.
Wann werden Venturidüsen (Durchflussdüsen) eingesetzt?
Bei steigenden Strömungen durch eine Verengung kommt es zu Verwirbelungen, die zu Ungenauigkeiten führen können. Um diese Störungen weitestgehend zu vermindern verwendet man Venturileitungen mit konischen Verengungen. Die Venturidüse (Durchflussdüse) besteht aus einem konvergierenden Abschnitt mit Rundprofil und zylindrischem Hals und bietet bei höherer Temperatur und Durchflussrate eine größere Festigkeit und Formbeständigkeit als eine Messblende. Diese Variante von Durchflussmessern ist besonders geeignet für Wasserdampf, chemischen Substanzen, Gasen und sonstige Medien auch mit hohen Prozesstemperaturen. Die Genauigkeit entspricht ≤ ±0,1 % der tatsächlichen Durchflussmenge und die Wiederholbarkeit der Messung liegt bei 0,1%.
Prozessmedien mit extrem niedrigen oder sehr hohen Reynoldszahlen von bis zu mehreren Millionen sind für diese hochrobusten Durchflussmesser kein Problem. Die einfache Bauweise erlaubt einen dauerhaften Betrieb bei geringen Wartungskosten.
Was sind die Vorteile von Venturirohren?
Venturirohre bieten Eigenschaften die sie von den anderen primären Durchflusselementen abheben. Ein WIKA Venturirohr besteht aus Stangenmaterial oder Walzblech. Gegenüber anderen Differenzdruck-Durchflussmessern bietet ein Venturirohr eine höhere Druckrückgewinnung und wird bei geringen Anforderungen an Ein- und Auslaufstrecken eingesetzt. Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, leichten Handhabung und der hohen Druckrückgewinnung kommt das Venturirohr häufig in Systemen mit einem geringen Druckgefälle zum Einsatz. Da ein Großteil des Ausgangsdruckes erhalten bleibt, belaufen sich die Kosten für das Durchpumpen auf ein Minimum.
Wofür eignen sich Wedge-Durchflussmesser?
Für hochviskose und feststoffhaltige Prozessmedien wie Abwasser, Klärschlamm, Teersand oder Zement eignen sich Wedge-Durchflussmesser. Der Differenzdruck (Wirkdruck) wird durch eine keilförmige Verengung der Rohrleitung erreicht. Diese Bauart erlaubt robuste bidirektionale Messungen in zahlreichen Anwendungen von nahezu allen Strömungsarten.
