Bronkhorst

Warum ist die Verrohrung so wichtig beim Einsatz thermischer Massendurchflussmesser und -regler?

04. August 2020 Allard Overmeen
Choice of piping

Als Service-Techniker habe ich während meiner Tätigkeit bei Bronkhorst High-Tech unzählige Anlagen gesehen und immer wieder stellt man mir Fragen bezüglich des Einflusses von Verrohrungen und Einlaufstrecken auf die Performance von Massendurchflussmessern.


In diesem Blogbeitrag möchte ich darstellen, warum die richtige Wahl der Verrohrung für eine optimale Performance beim Einsatz thermischer Massendurchflussmessung so essenziell ist.

Denn die Verrohrung hat großen Einfluss auf:
  • Messabweichungen 
  • Eingefrorene Leitungen

​Messabweichungen bei thermischen Massendurchflussmessern

Eine Abweichung der Messdaten kann durch eine zu kurze Rohrlänge verursacht werden, da die Rohrlänge ein Parameter für die Gastemperatur ist. Für eine optimale Leistung empfehlen wir, starke Temperaturschwankungen bei der Inbetriebnahme und dem Prozessbetrieb so weit wie möglich zu vermeiden, insbesondere bei einem Prozess mit thermischen Massendurchflussmessern und Massendurchflussreglern. Wenn Sie Massendurchflussmesser basierend auf dem Coriolis-Prinzip verwenden, haben Temperaturschwankungen keinen Einfluss auf die Messdaten, da dieses Messprinzip auf der Messung der realen Masse basiert.

Im Falle einer hohen Geschwindigkeit des Gasstroms kann die Temperatur des Gases sehr stark von der Umgebungstemperatur abweichen. Im Allgemeinen kann man sagen, dass je höher die Durchflussmenge ist, desto deutlicher kann dieser Einfluss werden. Die abweichenden Temperaturen zwischen Gas und Instrumenten führen zu einer Abweichung in der Messung. 

Daher sollte für eine optimale Performance das ankommende Gas die gleiche Temperatur haben wie die Umgebungstemperatur des Massendurchflussmessers oder –reglers. Dies lässt sich durch eine ausreichende Länge der Rohrleitung erreichen, das Fluid hat dann genügend Zeit, die Temperatur anzugleichen. Damit hilft eine außreichend lange Leitung, die Messabweichungen durch Schwankungen der Fluidtemperatur zu minimieren.
 

Eingefrorene Leitungen

Ein anderer Effekt, den ich während meiner Tätigkeit aus Service-Ingenieur bei Kunden immer wieder sehe, sind eingefrorene Leitungen. 

Warum frieren Rohrleitungen eigentlich ein?

Wenn ein kalter Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit durch eine Rohrleitung fließt, wird sich auch die Leitung selbst abkühlen. Dieser Effekt wird noch stärker, wenn in der Leitung Restriktionen wie z.B. eine Verengung des Rohrdurchmessers oder eingebaute Ventile (z.B. Shut-off Ventile) verbaut sind. Kalte Oberflächen ziehen Luftfeuchtigkeit an, die dort kondensiert. Wenn sich nun die Umgebungstemperatur dem Gefrierpunkt nähert oder das fließende Medium sehr kalt ist, gefriert das kondensierte Wasser auf der Oberfläche. Falls auch das fließende Gas Feuchtigkeit enthält, dann geschieht das auch in der Rohrleitung. Wenn das Risiko besteht, dass sich Eis innerhalb des Gasflusses bilden kann, muss das Gas von Feuchtigkeit befreit werden. Eine Kühlfalle oder ein Gefriertrockner kann hier Abhilfe schaffen.

Die Einlaufstrecke in der Praxis

Ich habe die Einlaufstrecken als „zu kurz“ oder „lang genug“ bezeichnet, aber was genau bedeutet das eigentlich? Generell gibt es Faustformeln für die minimale Länge der Einlauf- und Auslaufstrecke:
  • 10 x D (Durchmesser des Rohrs) als Einlaufstrecke an der Eingangsseite des Instrumentes
  • 4 x D (Durchmesser des Rohrs) als Auslaufstrecke an der Ausgangsseite des Instrumentes
Für Gasflüsse von 100 – 1500 l/min werden in der Praxis oft 12 mm- oder ½“- Verrohrungen eingesetzt. Bei Durchflüssen von über 1500 l/min empfehlen wir größere Rohrdurchmesser.


 

Productpalette Bronkhorst

Bei welchen Applikationen treten diese Effekte auf?

Beide oben genannten Effekte treten häufig bei Prozessen mit hohen Durchflüssen (>500 l/min) auf.

Zum Beispiel:

  • Plasmabeschichtung aus der Gasphase (PACVD, PAPVD); z.B. zur Beschichtung von Rotorblätter, damit sie hochtemperaturstabil sind
  • Brennöfen zur Herstellung von rostfreiem Stahl

Sie benötigen Unterstützung bei dieser oder anderen Fragestellungen zum Massendurchfluss? Kontaktieren Sie uns! Das Team von Bronkhorst Deutschland Nord hilft Ihnen gerne weiter.


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