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Durchflussmesser

Einführung zum Thema Durchflussmessung

Ein Durchflussmesser ist ein Ger?t zur Messung der linearen, nichtlinearen, Massen- oder Volumendurchflussmenge einer Flüssigkeit oder eines Gases. Bei der Auswahl von Durchflussmessern müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Dazu geh?ren die Art des zu messenden Mediums, der Druckbereich sowie die Temperaturspanne des Mediums, die gewünschte Genauigkeit und die gewünschte Messrate der Messung, usw. Daher ist es ratsam, die Kosten der Installation erst nach diesen Schritten zu ermitteln.

Einer der h?ufigsten Fehler bei der Durchflussmessung liegt darin, dass diese Reihenfolge nicht eingehalten wird: Anstatt einen Sensor zu w?hlen, der unter Einbeziehung aller gegebenen Aspekte optimal für die Anwendung geeignet ist, wird ein weniger teures Ger?t favorisiert und dessen Anschaffung mit den reinen Anschaffungskosten begründet. Diese vermeintlich günstigen Angebote k?nnen jedoch teuer werden. Diese Seite m?chte m?glichst umfassend über Durchflussmesser informieren. Wenn Sie Fragen oder besondere Herausforderungen für die Durchflussmessung haben, rufen Sie gerne jederzeit unsere Anwendungstechniker an.

Funktionsprinzip Durchflussmesser

Weitere Informationen über Durchflussmessung

Erste Schritte zur Auswahl des richtigen Durchflussmessers

Der erste Schritt bei der Auswahl des Durchflussmessers ist die Entscheidung, ob Durchflussdaten kontinuierlich oder in summierter Form ausgegeben werden sollen und ob diese Daten lokal oder auch extern ben?tigt werden. Sollen die Daten analog, digital oder kombiniert übertragen werden? Bei kombinierter übertragung: In welchem (Mindest-) Intervall ist eine Datenaktualisierung erforderlich? Sobald diese Fragen beantwortet sind, sollte die Bewertung der Eigenschaften und Flie?eigenschaften des Prozessmediums und der Rohrleitung erfolgen, in der der Durchflussmesser installiert wird. Um bei dieser Aufgabe systematisch vorzugehen, wurden Formulare erarbeitet, bei denen für jede Anwendung die folgenden Arten von Daten eingegeben werden. Bitte klicken Sie hier, um ein Formular zu bestellen.

Allgemeines zur Durchflussmessung

Für die Auswahl eines geeigneten Durchflussmessers ist es zun?chst wichtig, die Anforderungen einer gegebenen Anwendung gut zu verstehen. Daher sollten die Art des Prozessmediums und die Gesamtanlage gründlich und vollst?ndig bewertet werden.

Medium- und Durchflusseigenschaften

Aufzulisten sind das Medium mit seinem Namen und mit seinen Werten für Druck, Temperatur, zul?ssigen Druckabfall, Dichte (oder spezifisches Gewicht), Leitf?higkeit, Viskosit?t (Newtonsche Viskosit?t oder nicht?) und Dampfdruck bei maximaler Betriebstemperatur. Zus?tzlich die Angaben, inwiefern diese Eigenschaften ver?nderlich sind oder sich gegenseitig beeinflussen. Au?erdem sollten alle Informationen zur Sicherheit und Toxizit?t angegeben werden, zusammen mit detaillierten Daten zur Zusammensetzung der Flüssigkeit, Anwesenheit von Blasen, Feststoffen (schleifend oder weich, Partikelgr??e, Fasern), Neigung zur Schichtbildung und die Güte der Lichtleitf?higkeit (trüb, lichtdurchl?ssig oder klar?).

Druck- und Temperaturbereiche

Neben den normalen Betriebswerten sollten bei der Auswahl von Durchflussmessern auch zu erwartende H?chst- und Tiefstwerte für Druck und Temperatur angegeben werden. Au?erdem sollte angegeben werden, ob ein Rückfluss m?glich ist, die Leitung nicht immer gefüllt ist, es zu einem Schlagfluss kommen kann (Luft-Feststoff-Flüssigkeit), ob eine Luftabsorption oder pulsierende Druckschwankungen wahrscheinlich sind, ob pl?tzliche Temperaturver?nderungen auftreten k?nnen oder bei der Reinigung und Wartung besondere Vorsichtsma?nahmen erforderlich sind.

Funktionsprinzip Massedurchflussmesser

Verrohrung und Installationsort

Bei Rohrleitung und Anbringungsort der Durchflussmesser sind folgende Punkte zu beachten: Ausrichtung der Rohrleitung (Abw?rtsfluss bei Anwendungen mit Flüssigkeiten vermeiden), Gr??e, Material, Innendurchmesser, Flanschdruckwerte, Zugang, keine Rohrb?gen in Zu- und Ablauf, Ventile, Regler und vorhandene L?ngen gerader Rohrabschnitte. Der Entwickler, der diese Angaben macht, muss wissen, ob Vibrations- oder Magnetfelder vorliegen oder in dem Bereich auftreten k?nnen, ob der Bereich als explosionsgef?hrdet eingestuft ist, ob es andere besondere Anforderungen gibt, wie zum Beispiel die Einhaltung von hygienischen oder Clean-In-Place-Anforderungen (CIP).

Wesentliche Fragen zur Auswahl eines Durchflussmessers


  1. Um welches Medium handelt es sich bei dem zu messenden Fluid?
  2. Ist eine Messung der Rate und/oder eine Summierung erforderlich?
  3. Wenn es sich nicht um Wasser handelt, welche Viskosit?t hat die Flüssigkeit?
  4. Ben?tigen Sie eine lokale Anzeige für den Durchflussmesser oder eine elektronische Signalausgabe?
  5. Wie hoch ist die minimale und maximale Durchflussrate?
  6. Wie hoch ist der minimale und maximale Prozessdruck?
  7. Wie hoch ist die minimale und maximale Prozesstemperatur?
  8. Sind die medienberührten Teile des Durchflussmessers mit dem Medium kompatibel?
  9. Bei Prozessanwendungen: Wie gro? ist die Rohrleitung?

Durchflussrate und Genauigkeit

Der n?chste Schritt ist die Bestimmung des erforderlichen Messbereichs durch Ermittlung des minimalen und maximalen Durchflusses (Massedurchfluss oder Volumendurchfluss), der zu messen ist. Anschlie?end wird die erforderliche Messgenauigkeit bestimmt. üblicherweise wird die Genauigkeit in Prozent des effektiven Messwerts, der kalibrierten Spanne oder des Endwerts angegeben. Die Anforderungen an die Genauigkeit sollten separat für den minimalen, normalen und maximalen Durchfluss angegeben werden. Solange Sie diese Anforderungen kennen, ist die Leistung des Durchflussmessers m?glicherweise nicht im gesamten Messbereich ausreichend.

Bei Anwendungsf?llen, in denen Produkte basierend auf Messergebnissen verkauft oder erworben werden, ist eine exakte Genauigkeit sehr wichtig. Bei anderen Anwendungsf?llen kann die Wiederholbarkeit wichtiger sein als exakte Genauigkeit. Daher empfiehlt sich, für jede Anwendung die Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und Wiederholbarkeit festzustellen und in den Spezifikationen anzugeben.

Wird die Genauigkeit des Durchflussmessers in % der kalibrierten Spanne oder % des Endwerts angegeben, steigt die absolute Fehlerrate, wenn der gemessene Durchfluss sinkt. Wird der Messfehler in % der tats?chlichen Messrate angegeben, bleibt der absolute Wert bei starkem oder geringem Durchfluss gleich. Da der Endwert immer gr??er ist, als die kalibrierte Spanne, hat ein Sensor mit einer Leistung in % des Endwerts immer einen gr??eren Messfehler als ein Sensor mit derselben Spezifikation in % der kalibrierten Spanne. Daher ist es für einen gerechten Vergleich aller Angebote empfehlenswert, alle berichteten Fehlermeldungen in dieselben prozentualen Messrateneinheiten umzurechnen.

In gut vorbereiteten Durchflussmesserspezifikationen werden alle Angaben zur Genauigkeit einheitlich in prozentuale tats?chliche Messrateneinheiten umgerechnet und die Anforderungen dafür werden separat für den minimalen, normalen und maximalen Durchfluss angegeben. Alle Spezifikationen und Angebote für Durchflussmesser sollten eindeutige Daten zur Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Messger?ts bei minimalem, normalem und maximalem Durchfluss enthalten.

Genauigkeit und Wiederholbarkeit

Wenn eine ausreichende Messleistung mit zwei verschiedenen Durchflussmesser-Kategorien m?glich ist, und eine Kategorie keine beweglichen Teile enth?lt, ist diese zu bevorzugen. Bewegliche Teile k?nnen zu Problemen führen, nicht nur wegen der offensichtlichen Gründe, wie Verschlei?, Schmierung und Anf?lligkeit für Schichtbildung, sondern auch, weil bewegliche Teile meist ein gewisses Spiel ben?tigen und der resultierende „Schlupf“ zu einem Verlust an Genauigkeit führt. Selbst bei gut gewarteten und kalibrierten Messger?ten ver?ndert sich dieser ungemessene Fluss, wenn sich die Viskosit?t oder Temperatur des Mediums ?ndert. Temperaturver?nderungen führen ebenfalls zu einer Ver?nderung des Innendurchmessers und müssen ausgeglichen werden.

Zus?tzlich wird generell empfohlen, einen Durchflussmesser zu nutzen, wenn man dieselbe Leistung mit einem vollst?ndigen Flussmesser und einem Punktsensor erh?lt. Da Punktsensoren nicht den gesamten Durchfluss betrachten, k?nnen sie nur pr?zise messen, wenn sie in einer Tiefe positioniert werden, in der die Durchflussgeschwindigkeit dem durchschnittlichen Geschwindigkeitsprofil der gesamten Rohrleitung entspricht. Selbst wenn dieser Punkt zum Zeitpunkt der Kalibrierung sorgf?ltig ermittelt wird, ist es unwahrscheinlich, dass er unver?ndert bleibt, da sich das Geschwindigkeitsprofil mit Durchflussrate, Viskosit?t, Temperatur und anderen Faktoren ?ndert.

Massen- oder volumenbezogene Einheiten

Vor der Wahl des Durchflussmessers ist es au?erdem empfehlenswert, zu ermitteln, ob die Durchflussdaten besser in Masse- oder Volumeneinheiten dargestellt werden sollen. Wenn der Durchfluss von komprimierbaren Stoffen gemessen wird, ist der Volumendurchfluss nicht sehr aussagekr?ftig, sofern nicht die Dichte (und manchmal auch die Viskosit?t) konstant sind. Wenn die Geschwindigkeit (der Volumendurchfluss) von nicht komprimierbaren Flüssigkeiten gemessen wird, verursachen die verteilten Blasen Fehler, daher müssen Luft und Gase entfernt werden, bevor die Flüssigkeit das Messger?t erreicht. Bei anderen Aufnehmern für die Flie?geschwindigkeit kann die Auskleidung von Rohren zu Problemen führen (Ultraschall) oder das Messger?t vollst?ndig au?er Funktion setzen, wenn die Reynoldszahl zu niedrig ist (bei Wirbelk?rpermessern ist eine RD > 20.000 n?tig).

In Anbetracht dessen sollten Massedurchflussmesser, die gegenüber Dichte-, Druck- und Viskosit?tsver?nderungen unempfindlich sind und nicht durch Ver?nderungen der Reynoldszahl betroffen sind in Betracht gezogen werden. In der chemischen Industrie werden oft auch die verschiedenen Gerinnenarten unzureichend genutzt, die den Durchfluss in teilgefüllten Leitungen messen k?nnen und gro?e schwimmf?hige oder Sinkstoffe vorbeilassen.

Eine gute übersicht der OMEGA Durchflussmesser finden Sie hier.

W?hlen Sie den idealen Durchflussmesser

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Schwebek?rper-Durchflussmesser Schwebek?rper-Durchflussmesser
Der Durchflussmesser besteht aus einem konisch geformten Rohr und einem Schwebek?rper. Aufgrund der geringen Kosten dafür, seiner Einfachheit, des geringen Druckabfalls und seines relativ gro?en Messbereichs sowie des linearen Ausgangs ist es der meistverwendete Durchflussmesser für Gase und Flüssigkeiten.
Feder- und Kolbendurchflussmesser Feder- und Kolbendurchflussmesser
Kolbendurchflussmesser verwenden eine ringf?rmige Blende, die aus einem Kolben und einem Kegel gebildet wird. Der Kolben wird durch eine kalibrierte Feder am Kegelboden (in der Nullposition) gehalten. Die Skalierungen basieren hier auf der spezifischen Masse von 0,84 bei ?ldurchflussmesser und 1,0 bei Wasserdurchflussmesser. Durch ihre einfache Auslegung und da sie problemlos für die übertragung elektrischer Signale angepasst werden k?nnen, sind sie eine günstige Alternative zur Durchflussanzeige und -regelung mit Schwebek?rper-Durchflussmessern.
Massedurchflussmesser für Gase Massedurchflussmesser für Gase
Thermische Massedurchflussmesser sind im Betrieb weniger abh?ngig von Dichte, Druck und Viskosit?t des Mediums. Diese Art des Durchflussmessers verwendet entweder einen anderen Drucktransmitter und Temperatursensor oder ein beheiztes Sensorelement und thermodynamische Prinzipien der W?rmeübertragung, um den korrekten Massedurchfluss zu ermitteln. Viele dieser Massedurchflussmesser verfügen über integrierte Anzeigen und Analogausg?nge für die Datenaufzeichnung. Zu den h?ufigsten Anwendungsgebieten geh?ren Dichtheitsprüfungen und die Messung langsamer Durchflussgeschwindigkeiten in Millilitern pro Minute.
Ultraschalldurchflussmesser Ultraschalldurchflussmesser
Ultraschall-Durchflussmesser werden h?ufig bei der Messung verschmutzter Medien verwendet, wie z. B. Abwasser und andere verunreinigte Flüssigkeiten und Schl?mme, durch die herk?mmliche Sensoren in der Regel Schaden nehmen. Vom Grundprinzip her greift das Ger?t auf die Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt) eines von bewegten Gasblasen oder Schwebeteilchen (Diskontinuit?ten) reflektierten Ultraschallsignals zurück.
Turbinendurchflussmesser Turbinendurchflussmesser
Der Turbinendurchflussmesser kann eine Messgenauigkeit von 0,5 % erreichen. Es ist ein sehr pr?zises Messger?t und kann für klare und für viskose flüssige Medien mit bis zu 100 centiStokes verwendet werden. Dafür ist eine gerade Einlaufstrecke von mindestens 10 Rohrdurchmessern erforderlich. Die üblichsten Signalausg?nge sind eine Sinuswelle oder ein Rechtecksignal, allerdings k?nnen Signalumformer bei analogen Ausg?ngen und für als explosionssicher eingestufte Anwendungen zus?tzlich installiert werden. Der Durchflussmesser besteht aus einem Mehrflügelrotor, der rechtwinklig zum Fluss angebracht ist und von einem frei laufenden Lager in den Durchflussstrom h?ngt.
Flügelraddurchflussaufnehmer Flügelraddurchflussaufnehmer
Sie geh?ren zu den g?ngigsten kostengünstigen Durchflussmessern für Wasser oder wasser?hnliche Flüssigkeiten. H?ufig werden sie als Durchflussarmaturen oder Einsteckdurchflusssensoren angeboten. Diese Messger?te, wie der Turbinenmesser, ben?tigen einen geraden Rohrverlauf mit einer L?nge von mindestens 10 Rohrdurchmessern auf der Einlassseite und 5 auf der Auslassseite. Die chemische Kompatibilit?t muss verifiziert werden, wenn ein anderes Medium als Wasser verwendet wird. Sinuswellen und Rechteckimpulsausg?nge sind üblich, doch integrierte oder in Schalttafeln eingebaute Messumformer sind erh?ltlich. Der Rotor des Flügelrad-Durchflusssensors steht senkrecht zum Durchflussstrom und berührt nur einen Teil des Durchflussstromquerschnitts.
Zahnraddurchflussmesser Zahnraddurchflussmesser
Diese Messgeber werden für Anwendungen mit Wasser verwendet, wenn die Rohrleitung nicht gerade ist und Turbinen-Durchflussmesser und Flügelrad-Durchflusssensoren dort einer zu starken Verwirbelung ausgesetzt w?ren. Die Zahnrad-Durchflussmessung wird auch für viskose flüssige Medien verwendet.
Wirbeldurchflussmesser Wirbeldurchflussmesser
Die Hauptvorteile von Wirbeldurchflussmessern sind ihre geringe Empfindlichkeit gegen über Ver?nderungen der Prozessbedingungen und der geringe Verschlei? im Vergleich zu Blenden- oder Turbinendurchflussmessern. Zudem sind sie günstig in Anschaffung und Wartung. Daher haben sie eine gr??ere Akzeptanz unter Nutzern gefunden. Wirbeldurchflussmesser müssen eigens dimensioniert werden. Wenden Sie sich dazu an unsere technischen Berater.
Staudruck-Durchflussmesser Staudruck-Durchflussmesser oder Differenzdrucksensoren für flüssige Medien und Gase
Die Staudruck-Durchflussmesser bieten folgende Vorteile: Einfache, günstige Installation, wesentlich geringerer dauerhafter Druckabfall, sie sind wartungsarm und verschlei?en kaum. Staudruck-Durchflussmesser müssen eigens dimensioniert werden. Wenden Sie sich dazu an unsere technischen Berater.
Mantel-Widerstandsfühler Magnetisch-induktive Durchflussmesser für leitf?hige flüssige Medien
Verfügbar als In-Line- oder Eintauchger?t. Die magnetisch-induktiven Durchflussmesser enthalten keine beweglichen Teile und sind ideal geeignet für die Anwendung im Bereich Abwasser oder für den Einsatz mit anderen leitf?higen und verunreinigten Medien. Die Anzeige ist integriert und ein Analogausgang kann für die externe überwachung oder Datenaufzeichnung.
Mantel-Widerstandsfühler Anemometer zur Luftstrommessung
Hei?draht-Anemometer sind Fühler ohne bewegliche Teile. Der Luft-Durchfluss bzw. Luftstrom kann in Rohr- und Schlauchleitungen mit einem Handger?t oder einem dauerhaft angebrachten Ger?t gemessen werden. Flügelrad-Anemometer sind ebenfalls erh?ltlich. Flügelrad-Anemometer sind normalerweise gr??er als eine Hei?drahtversion, aber auch stabiler und kostengünstig. Erh?ltlich sind Modelle mit Temperatur- und Feuchtemessung.

H?ufig gestellte Fragen

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Massedurchfluss oder Volumendurchfluss?

Sie m?chten einen Durchfluss messen? Zur Erfüllung dieser Anforderung ist wahrscheinlich die Anschaffung eines Durchflussmessers erforderlich. Unter der Voraussetzung, dass ein Mediumdurchfluss als die an einem gegebenen Standort vorbeiflie?ende Fluidmenge definiert ist, kann anscheinend praktisch jeder beliebige Durchflussmesser diese Aufgabe erfüllen. Betrachten wir zun?chst die folgende den Mediumdurchfluss in einem Rohr beschreibende Gleichung.

Q = A x v

Q ist die Durchflussrate, A ist der Rohrleitungsquerschnitt und v ist die mittlere Flie?geschwindigkeit in dem Rohr. Unter Verwendung dieser Gleichung ergibt sich der Durchfluss eines mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1 m/s durch ein Rohr mit dem Querschnitt von 1 m2 flie?enden Mediums zu 1 m3/s. Da Q ein Volumen pro Zeiteinheit beschreibt, wird Q allgemein als die Volumendurchflussrate bezeichnet. Betrachten wir nun die folgende Gleichung:

W = rho x Q

W ist die Durchflussrate (genau wie oben) und rho ist die Dichte des Mediums. Unter Verwendung dieser Gleichung ergibt sich der Durchfluss zu 1 kg/s, wenn 1 m3/s des Mediums mit der Dichte von 1 kg/m3 durch das Rohr flie?t. Da W eine Masse pro Zeiteinheit beschreibt, wird W allgemein als die Massedurchflussrate bezeichnet. Es stellt sich die Frage: Welche Art von Durchfluss m?chten Sie messen? Die Antwort ist: Es h?ngt vom Einzelfall ab. In einigen Anwendungen ist es sinnvoll, den Volumendurchfluss zu messen.

Zum Beispiel beim Befüllen eines Beh?lters. Wird ein Tank mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte befüllt, dann kann ein überlaufen nur durch Messen des Volumendurchflusses vermieden werden. (Natürlich lie?e sich durch den Einsatz eines Niveautransmitters und eines Füllstandsgrenzwertw?chters die Notwendigkeit eines Volumendurchflussmessers umgehen.) Betrachten wir die überwachung eines Mediumzuflusses in einen Prozess, der nur eine begrenzte Zuflussmenge pro Zeiteinheit vertr?gt. Hier ist eine Volumendurchflussmessung durchaus sinnvoll.

In anderen Prozesse ist es wichtig, unbedingt den Massedurchfluss zu messen. Betrachten wir chemische Reaktionen, bei denen die Substanzen A, B und C miteinander reagieren sollen. Hier ist nur die Anzahl der Moleküle (ihre Masse) von Interesse, nicht aber ihr Volumen. Genauso ist beim Kaufen und Verkaufen von Massenprodukten (übernahmetransfer) einzig die Masse und nicht das Volumen von Wichtigkeit.

Wie hoch ist der Wartungsaufwand für einen Durchflussmesser?

Die Wartungsanforderungen und die Lebensdauer von Durchflussmessern werden durch zahlreiche Faktoren beeinflusst. Ein wesentlicher Faktor ist natürlich der Einsatz des für die jeweilige Anwendung geeigneten Ger?ts. Schlecht ausgew?hlte Ger?te führen ausnahmslos zu einem frühen Zeitpunkt zu Problemen. Durchflussmesser ohne bewegliche Teile erfordern weniger Beachtung als Ger?te mit beweglichen Teilen. Aber alle Durchflussmesser erfordern irgendwann eine gewisse Wartung.
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