Der richtige Durchflussmesser für jedes Medium

Anwendungsmöglichkeiten von Durchflussmessern

Durchflussmesser und Durchflusssensoren kommen in erster Linie im Wassermanagement zum Einsatz, doch sie können noch viel mehr. Mit ihnen lassen sich viele Prozessen in der Industrie optimieren und automatisieren. So verhindern Durchflussmesser beispielsweise, dass Tanks beim Befüllen mit Heizöl oder Benzin überlaufen oder überwachen das korrekte Mengenverhältnis bei chemischen Reaktionen.

Obwohl man umgangssprachlich immer von Durchflussmessern spricht, unterscheidet man grundsätzlich zwischen zwei Typen: Mengenmessern und Durchflussmessern. Mengenmesser, auch Volumenzähler genannt, messen die Menge des durchfliessenden Materials mittels physikalischer Verfahren. Sie erfassen Teilmengen des Masse- oder Volumenstroms und summieren diese zu einer Gesamtmenge auf. Im Gegensatz dazu bestimmen Durchflussmesser die Menge des durchfliessenden Materials mittels physikalischer Hilfsgrössen wie Fliessgeschwindigkeit, Spannung oder Schallwellen. Daraus berechnet sich dann der Materialstrom. Oftmals kommen dafür Sensoren zum Einsatz.

• Bei mittelbaren Mengenmessern grenzen Messkammern das Materialvolumen ab. Hierzu gehören Ovalradzähler, Balgenzähler und Ringkolbenzähler, die sich durch ihre besonders genaue Ergebnisse auszeichnen. Man findet sie in der Chemie und Petrochemie, in der Mineralölindustrie sowie in der Nahrungsmittelindustrie, wo sie Gase oder Flüssigkeiten sehr exakt messen und dosieren.
• Mittelbare Volumenzähler haben keine Messkammern. Sie zählen den Materialdurchfluss über Impulse oder Strömungsveränderungen, zum Beispiel mit Messflügeln. Zu ihnen zählen Turbinen- oder Flügelradzählern, Wirbel-Durchflussmesser und Drall-Durchflussmesser. Da die je nach Feinheit der Intervalle Messinformationen verloren gehen, setzt man die Geräte meist dort ein, wo es nicht auf höchste Genauigkeit ankommt. Flügelradzähler nutzt man oft als Hauswasserzähler.
• Bei den Durchflussmessern kommen verschiedenste Verfahren zum Einsatz, die jeweils für andere Zwecke vorteilhaft sind. Grundsätzlich unterteilt man hier zwischen Masse- oder Volumendurchflussmessern. Coriolis Massedurchflussmesser bestimmen Flüssigkeiten und Gase, beispielsweise an Zapfsäulen und in Dosieranlagen. Thermische Massendurchflussmesser findet man in der Industrie, da sie sich besonders gut für das Messen von Gasströmen eignen. Durchflussmesser nach dem Wirkdruckverfahren sowie Schwebekörper-, magnetisch-induktive und Ultraschall-Durchflussmesser erfassen den Volumenstrom, zum Beispiel in Abwasseranlagen, Chemiebetrieben und auch in der Nahrungsmittelproduktion.

Welcher Durchflusssensor passt zu welchem Medium?

Vor- und Nachteile von verschiedenen Bauformen

Ein Problem, verschiedene Lösungen: Je nach Einsatzzwecke eignen sich manche Durchflussmesser besser als andere. Im Folgenden werfen wir daher einen Blick auf die gängigsten Typen von Durchflusssensoren und deren Unterschiede:

Masse oder Volumen messen – was ist besser?

Wie jeder weiss, wiegt ein Kilogramm Gold genauso viel wie ein Kilogramm Federn. Doch im Gegensatz zur Masse weicht das Volumen aufgrund der Dichte extrem ab.

Man sollte also genau wissen, welche der beiden physikalischen Grössen man messen möchte. Das hängt von den zu messenden Medien und dem Zweck der Messung ab. Zum Beispiel bringt es bei komprimierbaren Stoffen nichts, den Volumendurchfluss zu messen, da dieser je nach Zustand unterschiedlich ausfällt. Auch Blasen in einer nicht komprimierbaren Flüssigkeit beeinflussen das Volumen. In beiden Fällen ist es sinnvoller, den Massedurchfluss zu bestimmen.

Beim Verpacken von Produkten, die nach Gewicht verkauft werden, kommt es auf die Masse an. Die Flaschenbefüllung in der Getränkeindustrie hingegen misst den Volumenzufluss. Auch wenn man Tanks mit Flüssigkeiten befüllt, kommen Volumenmesser zum Einsatz, – denn ein Tank ist voll, wenn ein bestimmtes Volumen erreicht ist. Für den korrekten Ablauf chemischer Reaktionen ist wiederum die Molekülanzahl, also ihre Masse, ausschlaggebend. Welche Messmethode die richtige ist, ist also von Fall zu Fall unterschiedlich.

6 Dinge, auf die Sie beim Kauf achten sollten

Es gibt eine Vielzahl von Durchflussmessern, die sich für unterschiedliche Aufgaben eignen. Die richtige Auswahl des Messgeräts vermeidet nicht nur kostspielige Produktionsausfälle, sondern trägt auch zu einer langen Lebensdauer von Rohren und Gefässen sowie einem geringeren Wartungsaufwand bei. Folgenden Faktoren sollten Sie beim Kauf berücksichtigen:

Art des zu messenden Mediums

Definieren Sie genau, welche Merkmale der Stoff hat, dessen Durchflussmenge Sie messen wollen. Handelt es sich um eine Flüssigkeit, ein Gas, Suspensionen oder Dampf? Ist er verunreinigt, enthält er viele Blasen und Schwebstoffe? Welche physikalischen Eigenschaften (Viskosität, Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, Dichte) weist der Stoff auf. Sind diese unter verschiedenen Bedingungen konstant oder beeinflussen sie sich gegenseitig?

Betriebseigenschaften, Druck, Flussrate und Temperaturspannen

Verschiedene Durchflussmesser sind für jeweils andere Materialeigenschaften geeignet. Achten Sie darauf, dass sie die Kriterien für ihre Anwendung im Hinblick auf Dichte, Viskosität, Konsistenz des Durchflusses und Korrosivität erfüllen. Je nach Ausführung und Preis können Durchflusssensoren verschiedene Höchst- und Tiefstwerte für Druck, Temperatur und Durchflussbereich aufweisen.

Messbereich

Der Bereich, in dem der Durchflussmesser genau messen kann, sollte mindestens der geplanten Anwendung entsprechen. Besser ist es, den maximal grossen Anwendungsbereich zu wählen, um die Fehlerquote kleinzuhalten.

Messgenauigkeit

Eine der wichtigsten Aspekte für die Funktion von Durchflusssensoren ist ihre Genauigkeit. Sie wird als +/- Spanne in Prozent angegeben. Am besten ist es, wenn der effektive Messwert als Basis dafür dient, denn dann bleibt die Fehlerrate auch bei Änderungen des Durchflusses konstant. Manchmal ist sie auch als Prozentabweichung von der kalibrierten Spanne oder des Endwerts angegeben. Die Messgenauigkeit sollte nicht nur bei normalem, sondern auch bei minimalem oder maximalem Durchfluss gewährleistet sein. Für diese drei Fälle muss sie vom Hersteller entsprechend angegeben werden.

Wiederholbarkeit

Manche Anwendungen erfordern weniger Präzision, sondern eine hohe Wiederholgenauigkeit. Sie gibt an, wie viele Male man dasselbe Ergebnis erhält, wenn man eine Messung unter denselben Bedingungen mehrmals durchführt.

Bewegliche Teile

Bewegliche Teile in Durchflussmessern können zu Fehlern sowie erhöhtem Verschleiss und Wartungsaufwand führen. Ausserdem verliert die Messung durch deren Bewegung an Genauigkeit. Bevorzugen Sie deswegen Durchflussmesser ohne bewegliche Teile, wie zum Beispiel magnetisch-induktive Durchflusssensoren.

Die richtige Installation

Der korrekte Einbau von Durchflussmessern bestimmt die Genauigkeit des Gerätes. Die meisten Durchflusssensoren werden horizontal montiert. Beachten Sie aber unbedingt die Installationshinweise des Herstellers: Einige Modelle wie Rotazähler erfordern eine bestimmte Einbaulage.

Auch der Durchmesser der verwendeten Rohre beeinflusst je nach Gerät die Leistung des Durchflussmessers. Vermeiden Sie bei kleinen Durchmessern hohe Durchflussraten, sie können zu Beschädigungen infolge von Druckabfällen führen.

Wichtig ist auch, dass Sensoren in Durchflussmessern empfindlich auf elektrostatische Aufladung (ESD) reagieren. Benutzen Sie deswegen beim Einbau am besten ESD-Schutzkleidung. Und unbedingt vor der ersten Benutzung das Gerät 30 Minuten mit Strom versorgen, damit es sich aufheizt und stabilisiert.