Die Durchflussrate ist ein häufig verwendeter Prozesssteuerungsparameter in industriellen Produktionsprozessen. Derzeit gibt es rund 100 verschiedene Durchflussmesser auf dem Markt. Wie sollten Anwender Produkte mit höherer Leistung und besserem Preis auswählen? Heute erklären wir die Leistungsmerkmale von Durchflussmessern.
Vergleich verschiedener Durchflussmesser
Differenzdrucktyp
Die Differenzdruckmesstechnik ist derzeit die am weitesten verbreitete Durchflussmessverfahren, mit der sich der Durchfluss von einphasigen Flüssigkeiten sowie Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen und hohem Druck unter verschiedenen Betriebsbedingungen nahezu messen lässt. In den 1970er Jahren hatte diese Technologie einen Marktanteil von 80 %. Ein Differenzdruck-Durchflussmesser besteht im Allgemeinen aus zwei Teilen: einer Drosselvorrichtung und einem Messumformer. Drosselvorrichtungen können beispielsweise Blenden, Düsen, Staurohre oder Gleichlaufrohre sein. Die Drosselvorrichtung hat die Aufgabe, das strömende Fluid zu drosseln und so einen Unterschied zwischen stromaufwärts und stromabwärts zu machen. Unter den verschiedenen Drosselvorrichtungen wird die Blende aufgrund ihrer einfachen Struktur und Installation am häufigsten verwendet. Allerdings gelten für sie strenge Anforderungen an die Verarbeitungsmaße. Solange sie gemäß den Spezifikationen und Anforderungen verarbeitet und installiert wird, kann die Durchflussmessung nach qualifizierter Prüfung innerhalb des Unsicherheitsbereichs durchgeführt werden, ohne dass eine tatsächliche Flüssigkeitsprüfung erforderlich ist.
Alle Drosselvorrichtungen weisen einen nicht wiederherstellbaren Druckverlust auf. Der größte Druckverlust entsteht durch die scharfkantige Öffnung, die 25–40 % der maximalen Differenz des Instruments beträgt. Der Druckverlust des Pitotrohrs ist sehr gering und kann vernachlässigt werden, reagiert jedoch sehr empfindlich auf Änderungen des Flüssigkeitsprofils.
Variabler Bereichstyp
Ein typischer Vertreter dieser Art von Durchflussmessgeräten ist ein Rotameter. Sein herausragender Vorteil besteht darin, dass er direkt ist und bei der Messung vor Ort keine externe Stromversorgung benötigt.
Rotameter werden je nach Herstellung und Material in Glasrotameter und Metallrohrrotameter unterteilt. Der Glasrotameter ist einfach aufgebaut, die Rotorposition ist deutlich sichtbar und leicht abzulesen. Er wird hauptsächlich für transparente und korrosive Medien mit normaler Temperatur und normalem Druck wie Luft, Gas, Argon usw. verwendet. Metallrohrrotameter sind in der Regel mit magnetischen Anschlussanzeigen ausgestattet, werden bei hohen Temperaturen und hohem Druck eingesetzt und können Standardsignale übertragen, die mit Schreibern usw. verwendet werden, um den kumulativen Durchfluss zu messen.
Derzeit ist ein vertikaler Schwebekörper-Durchflussmesser mit konischem Kopf und Federspannung auf dem Markt. Er verfügt weder über einen Kondensationstyp noch über eine Pufferkammer. Er hat einen Messbereich von 100:1 und einen linearen Ausgang, der sich am besten für die Dampfmessung eignet.
Oszillierend
Der Wirbeldurchflussmesser ist ein typischer Vertreter der oszillierenden Durchflussmesser. Dabei wird ein nicht stromlinienförmiges Objekt in Vorwärtsrichtung der Flüssigkeit platziert, woraufhin die Flüssigkeit hinter dem Objekt zwei regelmäßige, asymmetrische Wirbelreihen bildet. Die Frequenz der Wirbelfolge ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.
Die Merkmale dieser Messmethode sind das Fehlen beweglicher Teile in der Rohrleitung, die Wiederholbarkeit der Messwerte, die hohe Zuverlässigkeit, die lange Lebensdauer, der große lineare Messbereich, die nahezu unabhängige Reaktion auf Temperatur-, Druck-, Dichte- und Viskositätsänderungen sowie der geringe Druckverlust. Die Messgenauigkeit ist hoch (ca. 0,5–1 %). Die Betriebstemperatur kann über 300 °C und der Betriebsdruck über 30 MPa erreichen. Die Geschwindigkeitsverteilung und der pulsierende Durchfluss des Fluids beeinflussen jedoch die Messgenauigkeit.
Für verschiedene Medien eignen sich unterschiedliche Wirbelsensortechnologien. Für Dampf eignen sich Schwingscheiben oder piezoelektrische Kristalle. Für Luft eignen sich Wärme- oder Ultraschallsensoren. Für Wasser sind nahezu alle Sensortechnologien anwendbar. Wie bei Blenden wird auch bei Wirbeln der Durchflusskoeffizient eines Straßendurchflussmessers durch eine Reihe von Abmessungen bestimmt.
Elektromagnetisch
Dieser Durchflussmessertyp nutzt die Größe der induzierten Spannung, die beim Durchströmen des leitfähigen Mediums durch das Magnetfeld entsteht, um den Durchfluss zu erfassen. Daher ist er nur für leitfähige Medien geeignet. Theoretisch wird diese Methode nicht von Temperatur, Druck, Dichte und Viskosität des Mediums beeinflusst. Das Messbereichsverhältnis kann 100:1 erreichen, die Genauigkeit beträgt etwa 0,5 %, der anwendbare Rohrdurchmesser liegt zwischen 2 mm und 3 m. Er wird häufig zur Durchflussmessung von Wasser, Schlamm, Zellstoff oder korrosiven Medien eingesetzt.
Aufgrund des schwachen Signalselektromagnetischer DurchflussmesserDer maximale Messbereich beträgt in der Regel nur 2,5–8 mV. Die Durchflussrate ist sehr gering (nur wenige Millivolt), was zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber externen Störungen führt. Daher ist es erforderlich, dass das Messumformergehäuse, das abgeschirmte Kabel, die Messleitung und die Rohre an beiden Enden des Messumformers geerdet und ein separater Erdungspunkt eingerichtet wird. Schließen Sie Motoren, Elektrogeräte usw. niemals an die öffentliche Erdung an.
Ultraschalltyp
Die gängigsten Durchflussmessertypen sind Doppler-Durchflussmesser und Zeitdifferenz-Durchflussmesser. Der Doppler-Durchflussmesser ermittelt die Durchflussrate anhand der Frequenzänderung der Schallwellen, die vom beweglichen Objekt in der Messflüssigkeit reflektiert werden. Diese Methode eignet sich zur Messung von Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit. Sie ist nicht für die Messung von Flüssigkeiten mit niedriger Geschwindigkeit geeignet. Die Genauigkeit ist gering, und die Innenwand des Rohrs muss glatt sein. Der Schaltkreis ist jedoch einfach.
Der Zeitdifferenz-Durchflussmesser misst die Durchflussrate anhand der Zeitdifferenz zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsausbreitung der Ultraschallwellen in der Injektionsflüssigkeit. Da die Zeitdifferenz gering ist, sind die Anforderungen an die elektronische Schaltung zur Gewährleistung der Messgenauigkeit hoch, was die Kosten des Messgeräts entsprechend erhöht. Der Zeitdifferenz-Durchflussmesser eignet sich im Allgemeinen für reine laminare Strömungsflüssigkeiten mit gleichmäßigem Strömungsfeld. Für turbulente Flüssigkeiten können Mehrstrahl-Zeitdifferenz-Durchflussmesser eingesetzt werden.
Impulsrechteck
Dieser Durchflussmessertyp basiert auf dem Impulserhaltungsprinzip. Die Flüssigkeit prallt auf das rotierende Teil und versetzt es in Rotation. Die Geschwindigkeit des rotierenden Teils ist proportional zur Durchflussrate. Mithilfe von Methoden wie Magnetismus, Optik und mechanischer Zählung wird die Geschwindigkeit in ein elektrisches Signal umgewandelt und so die Durchflussrate berechnet.
Turbinendurchflussmesser sind die am weitesten verbreiteten und präzisesten Messgeräte dieser Art. Sie eignen sich für gasförmige und flüssige Medien, unterscheiden sich jedoch in ihrer Struktur geringfügig. Bei Gasen ist der Laufradwinkel klein und die Anzahl der Schaufeln groß. Die Genauigkeit von Turbinendurchflussmessern kann 0,2–0,5 % erreichen, in einem engen Bereich sogar 0,1 %. Das Verhältnis der Messspanne beträgt 10:1. Der Druckverlust ist gering und die Druckbeständigkeit hoch, stellt jedoch bestimmte Anforderungen an die Sauberkeit der Flüssigkeit und wird leicht von deren Dichte und Viskosität beeinflusst. Je kleiner der Lochdurchmesser, desto größer die Auswirkung. Achten Sie wie bei der Blende darauf, dass vor und nach dem Einbauort genügend Platz ist. Gerade Rohrabschnitte vermeiden Flüssigkeitsrotation und verändern den Einwirkungswinkel auf die Schaufel.
Verdrängung
Das Funktionsprinzip dieser Art von Instrument basiert auf der präzisen Bewegung einer festen Flüssigkeitsmenge pro Umdrehung des rotierenden Körpers. Das Design des Instruments ist unterschiedlich, z. B. Ovalrad-Durchflussmesser, Drehkolben-Durchflussmesser, Schaber-Durchflussmesser usw. Der Bereich des Ovalrad-Durchflussmessers ist relativ groß und kann 20:1 erreichen, und die Genauigkeit ist hoch, aber das bewegliche Zahnrad kann leicht durch Verunreinigungen in der Flüssigkeit stecken bleiben. Die Einheitsdurchflussrate des Drehkolben-Durchflussmessers ist groß, aber aus strukturellen Gründen ist das Leckvolumen relativ hoch. Groß, schlechte Genauigkeit. Der Verdrängungsdurchflussmesser ist grundsätzlich unabhängig von der Flüssigkeitsviskosität und eignet sich für Medien wie Fett und Wasser, jedoch nicht für Medien wie Dampf und Luft.
Jeder der oben genannten Durchflussmesser hat seine eigenen Vor- und Nachteile, aber selbst wenn es sich um denselben Messgerätetyp handelt, weisen die Produkte verschiedener Hersteller unterschiedliche strukturelle Eigenschaften auf.
Veröffentlichungszeit: 15. Dezember 2021