Das Coriolis-Prinzip
Coriolis Massendurchflussmesser bieten viele Vorteile gegenüber anderen Messprinziepien. In erster Linie messen Coriolis-Durchflussmessgeräte direkt den Massenstrom. Dies ist ein wichtiges Merkmal für die industrielle Anwendung, da hierdurch Ungenauigkeiten umgangen werden, die durch die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit zustande kommen. Zudem sind Coriolis-Instrumente sehr genau, haben eine sehr gute Wiederholgenauigkeit, nutzen keine beweglichen mechanischen Teile, weisen einen hohen dynamischen Bereich auf und bieten noch viele weitere Vorteile.
Beeinflussen Schwingungen die Messgenauigkeit eines Coriolis-Massendurchflussmessers?
In industriellen Anwendungen sind sehr häufig alle möglichen Arten von Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden anzutreffen. Ein Coriolis-Messgerät misst einen Massenstrom mit einem vibrierenden Sensorrohr, dessen Schwingung beim Durchströmen der Flüssigkeit außer Phase gerät. Eine Erklärung dazu sehen Sie im Video.
Diese Messtechnik ist durchaus empfindlich gegenüber unerwünschten Vibrationen mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Sensorröhrchens. Diese hängt von der Geometrie des Sensors ab und kann beispielsweise 360 Hz betragen, oder einer höheren harmonischen Frequenz entsprechen, wie im Bild dargestellt wird.
Coriolis-Durchflussmesser reagieren nur auf Resonanz- oder harmonische Frequenzen empfindlich
Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser unerwünschten Vibrationen ist in einer industriellen Umgebung erhöht. Hersteller von Coriolis-Durchflussmessgeräten tun ihr Möglichstes, um den Einfluss von Vibrationen auf den Messwert durch gebräuchliche technische Lösungen zu reduzieren, wie zum Beispiel:
- höhere Schwingungsfrequenzen
- zwei Sensoren
- verschiedene Sensorformen
- Masseblöcke
- passive und aktive Vibrationskompensation
- Verrohrung mit Windungen
Es stimmt somit: Vibrationen können die Messgenauigkeit Ihres Coriolis-Durchflussmessers beeinflussen, jedoch nur, wenn die Schwingungen eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz aufweist. Was kann man dagegen tun? Dies hängt von der Art der Vibration ab.
Welche Arten von Vibrationen existieren?
In einem Industriegebiet können Frequenzen erzeugt werden durch:
- umweltrelevante Vibrationsquellen (zum Beispiel: LKWs, Schienenverkehr, Industrieaktivitäten)
- Schwingungsquellen auf Gebäudebasis (mechanische und elektrische Anlagen, z. B. Klimaanlagen)
- nutzungsabhängige Vibrationsquellen (installierte Geräte und Maschinen, z. B. Pumpen, Förderbänder, Kompressoren).
Diese Vibrationen werden durch ein Material wie den Boden, die Luft, die Verrohrung oder durch die Flüssigkeit selbst übertragen. Wenn diese Vibrationen die Coriolis-Frequenz stören, könnte die Messung des Durchflusses in gewissem Maße abweichen.
Um die Auswirkungen von Vibrationen zu minimieren, ist es nützlich, die Quellen zu identifizieren. Manchmal ist es möglich, den Durchflussmesser nur ein kleines Stück zu versetzen, ihn zu drehen, einen großen Masseblock zu verwenden, flexible Anschlüsse, gebogene Metallrohre oder Dämpfer zu nutzen.
Wie können Sie die Leistung eines Coriolis-Durchflussmessers überprüfen?
Ein präzise arbeitender Durchflussmesser und -regler ist entscheidend für optimale Prozessergebnisse. Wenn in Ihrer Anwendung starke Vibrationen zu erwarten sind, sollten Sie einen Coriolis-Durchflussmesser vorab testen, um sicherzustellen, dass er zuverlässig funktioniert. Achten Sie darauf, das Messsignal nicht unnötig zu filtern. In einigen Fällen kann dies sinnvoll sein, beispielsweise wenn keine schnelle Reaktion erforderlich ist. Wenn Sie jedoch die Leistung eines Durchflussmessers bewerten möchten, kann die Filterung die Genauigkeit Ihrer Beurteilung beeinträchtigen.
Wenn der Coriolis-Durchflussmesser unter bestimmten Umständen nicht wie erwartet funktioniert, kann der Bediener eine Veränderung der Prozessleistung feststellen. Beispielsweise kann es bei einer Anwendung, die Farbe zu einem Reinigungsmittel dosiert, durch falsche Dosierung zu unterschiedlichen Produktfarben oder unerwartetem Messsignalverhalten kommen. In solchen Fällen ist es sinnvoll, das rohe Messsignal (ohne Filter) zu überprüfen, da es einen guten Einblick in die Leistung des Durchflussmessers bietet. Fragen Sie Ihren Lieferanten des Durchflussmessers, wie Sie die gesamte Signalfilterung ausschalten können.
Standards in Bezug auf Vibrationen
Bemerkenswerterweise ist der Einfluss von externen Schwingungen für Coriolis-Durchflussmesser in keiner Norm definiert. Es gibt mehrere Normen bezüglich Vibrationen, aber keine nimmt Bezug auf die Messgenauigkeit im Zusammenhang mit Vibrationen. Zwei nützliche Standards sind jedoch:
- IEC60068-2, Umweltprüfungen für elektronische Geräte in Bezug auf Sicherheit
- MIL STD 810, Umwelttechnische Überlegungen zu Schock, Transport und Verwendung
Als Anwender von Coriolis-Durchflussmessgeräten ist es wichtig, Ihre Anwendung zu verstehen, insbesondere hinsichtlich potentieller externer Vibrationsquellen. Als Coriolisspezialisten mit geringem Durchfluss arbeiten wir mit erfahrenen Partnern wie der Universität Twente und TNO (einer niederländischen Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung) zusammen, um ein verbessertes Verständnis für dieses Themas zu bekommen.
Mit hauseigenen Testständen sind wir in der Lage spezielle Vibrationstests durchführen. Zusammen mit den Erfahrungen, die wir aus Kundenanwendungen und kundenspezifischen Lösungen gewonnen haben, streben wir stets danach, unsere Coriolis-Durchflussmessgeräte immer weiter zu verbessern, um unseren Kunden die bestmögliche Leistung zu bieten.
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